В чем сущность принципа последовательного подключения

Принципы рационализации

Принцип последовательного подключения «Философия преобразований в компа­нии должна разрабатываться специалистами с сенсуальной органи­зацией мышления, основные принципы преобразований — специалис­тами с иррациональной организацией мышления, а непосредственное проектирование и осуществление преобразований — специалистами с рациональной организацией мышления».

В психологии выделяют три типа организации мыслительной деятельности человека: рациональное, иррациональное и сенсу­альное. Эти типы организации мыслительной деятельности имеют глубокие исторические корни и накладывают существенный отпе­чаток на реализацию процесса изменений. Каждый из них имеет свои сферы эффективного использования.

Сенсуализм — это познание реальности только через субъектив­ное восприятие, чувство и ощущение (сенсорика). Основной прин­цип сенсуализма: «нет ничего в разуме, чего бы не было в чувствах». Человек с таким типом мышления позитивно воспринимает только то, что вызывает в нем какие-то реакции (положительные или отрицательные). То, что его не трогает, не должно существо­вать, является лишним. Это теория субъективной полезности. Ра­ботник с сенсуальным мышлением может интуитивно определить неэффективность элементов компании или их связей.

Иррационализм — это познание реальности преимущественно через внемыслительные аспекты духовной жизни человека: волю (волюнтаризм), интуицию, инстинкт, воображение, озарение. Че­ловек с иррациональным типом мышления обычную логику мыш­ления должен сопоставить со своими представлениями, воображе­ниями. При этом преимущество отдается субъективной, вообра­жаемой модели. Аналогично бесконечной десятичной непериоди­ческой дроби в математике человек с таким типом мышления постоянно сомневается в правильности принятых им решений и возможных результатах — в его сознании борются два направле­ния: разумное и чувственное.

Рационализм — означает усовершенствование, формирование более целесообразной организации чего-либо, например, произ­водства, разработка решений по ранее разработанным алгорит­мам, правилам или законам. Как философское направление он признает разум и логику основой познания и поведения людей. Принципы рационализма разделяли философы — Р. Декарт, Б. Спиноза, Г. Лейбниц, И. Кант, Г. Гегель, И. Фихте.

Преобразования в любой компании должны носить опережаю­щий характер, чтобы к моменту созревания новой потребности общества или отдельных потребителей компания была готова их удовлетворить. Готовых алгоритмов нет. Эффективность преобра­зований (рационализации) определяют две группы важных не­определенностей:

• какие потребности могут возникнуть у потребителей, в какое время, каким может быть объем этих потребностей?

• какие преобразования проводить, в каком объеме, какой управленческий, технологический и финансовый потенциал сле­дует задействовать?

Эта задача из разряда «пойди туда — не знаю куда, принеси то, ­не знаю что». Специалист с рациональной организацией мысли­тельной деятельности с такой задачей не справится, так как нет методик, нет аналогий, нет логики. А подобных специалистов в любой компании большинство. Специалист с сенсуальной органи­зацией мыслительной деятельности с такими преобразованиями справится, так как ход его мышления индивидуален и основан на подсознании, неожиданных находках, алогичных выводах и т.д. В качестве примера можно привести вариант использования некоторых диссидентов в советское время. Основная масса жителей любой страны лояльно относится к действиям исполнительной, законодательной и судебной власти. Однако всегда находятся еди­ницы, которые представляют себе другую более гуманную модель общественного строя, экономического или экологического разви­тия и предлагают пути ее реализации. Организация их мышления преимущественно сенсуальная. Их поведение многим кажется не­логичным, глупым, непонятным. Государственная власть стара­лась избавиться от них либо высылая их в другие страны, либо направляя в психиатрические лечебницы, либо лишая их свободы на длительное время. Тем не менее, нестандартность, типовая нелогичность мышления привлекли внимание спецслужб, к этим людям. Нескольким диссидентам сделали предложение работать в системе контрразведки, разгадывая шифры шпионских посланий. Этот подход спецслужб оказался плодотворным. Вместо того, что­бы долго перебирать многочисленные варианты сочетаний цифр, букв, такой человек достаточно быстро находил ключ к шифру посредством интуиции, озарения, телепатической связи с иници­атором шифровки.

Дальнейшую работу по рационализации могут проводить спе­циалисты с иррациональным и рациональным мышлением.

Принцип всесторонности входной информации. «Информация, поступающая от объекта рационализации, должна отражать сведения о ключевых элементах состояния и деятельности компании».

Информация является средством отражения текущего состоя­ния подразделений компании (цехов, отделов, групп и т.д.). Обыч­но объектом преобразований является не вся компания, а отдель­ные ее подразделения, например, заводоуправление, отдел марке­тинга, отдел кадров. Компания из предосторожности предоставля­ет специалистам по преобразованиям только ту информацию, которая касается преобразуемого подразделения. По этой причине достаточно трудно оценить влияние других подразделений на пре­образуемое и результат локального преобразования какого-либо подразделения обычно незначителен.

Известные консультационные фирмы, производящие программ­ные продукты для систем поддержки решений, такие как корпора­ция «Галактика», корпорация «Парус», фирма «РОЭЛ консалтинг», БЛАН, МетаТехнология и другие разработали перечень документов, которые должен предоставить клиент для обсуждения вопроса о необходимых изменениях. Перечень построен именно по прин­ципу всесторонности. В перечень входят: общие сведения о ком­пании, описание документооборота, сведения Финансово-эконо­мического характера, сведения о кадровой политике и системе повышения квалификации персонала, сведения об используемых информационных технологиях. В качестве иллюстрации приведем перечень документов по набору «Общие сведения о компанию»:

1.Уставные документы компании;

2.Тексты соглашений или договоров с клиентами (аренда, лизинг, кредиты, займы и др.);

3.Балансы организации (текущий и 2-3 предыдущих годовых);

4.Бизнес-план или документ его заменяющий;

6.Структура управления компании и подробная структура высшего уровня управления с указанием ФИО, возраста и образования ключевых руководителей компании;

7.Структура производственных и непроизводственных объ­ектов;

8.Штатное расписание подразделений (численный состав);

9.Набор положений об отделах и службах, должностных инст­рукций;

10.Функциональная структура (управление и производство) с перечнем функций всех подразделений;

11.Набор методик расчета финансовых и экономических пока­зателей, которыми пользуются специалисты компании;

12.Договоры или соглашения об участии компании в совмест­ных предприятиях или смешанных обществах за рубежом;

13.Номенклатура сырья, материалов, полуфабрикатов и сведения об основных поставщиках;

14. Ассортимент продукции и текущий прайс-лист;

15. Основные рынки сбыта и постоянные потребители;

16. Система работы с материалами и комплектующими издели­ями (запасы на складе, «с колес» и др.);

17.Структура себестоимости продукции (в т.ч. отдельно энерге­тические, интеллектуальные затраты) и др.

В зависимости от специфики компании этот набор может быть дополнен.

Принцип всесторонности рекомендаций по рационализации компании. «Рекомендации, выдаваемые компании по рационализации ее деятельности и состояния, должны затраги­вать не только непосредственные объекты рационализации, но и объекты, соприкасающиеся с ними прямо или косвенно».

На базе исходной информации, отражающей реальное положе­ние компании, проводится работа по рационализации ее деятельно­сти. Результатом этой работы является разработка решений (реко­мендаций) в форме набора проектов, направленных на совершенст­вование деятельности компании. Руководитель компании может по-разному воспользоваться набором разработанных проектов: реализовать эти рекомендации самостоятельно, пригласить авторов проектов для практической реализации рекомендаций, оставить внедрение рекомендаций на будущее.

Среди перечня проектов выделяют основной и вспомогательный наборы.

К основному набору относятся следующие проекты:

а) «Стратегия развития организации и создание комплексной системы управления»;

б) «Корректировка системы должностных инструкций, правил и положений о подразделениях компании»;

в) «Совершенствование управления финансами (пополнение оборотных средств)»;

г) «Ассортиментная политика и задачи службы маркетинга»;

е) «Корректировка организационной структуры организации»;

ж) «Возможности организации для создания СП или смешанных обществ за рубежом».

К вспомогательному набору относятся следующие проекты:

· «Улучшение мотивации персонала»;

· «Реорганизация системы повышения квалификации персо­нала»;

· «Снижение сверхнормативных запасов»;

· «Оптимизация потребления организацией энергоресурсов».

Руководители компаний должны понимать, что для решения проблем необходим полный набор проектов, выполняемых специ­алистами по рационализации. Наличие только основного набора (что часто и бывает) не дает желаемого результата по повышению эффективности деятельности компании.

Следует отметить, что рационализацией необходимо занимать­ся постоянно. Развитие потребностей и интересов человека и об­щества, новых технологий, новых требований к экологии, соци­альной сфере порождает новые проблемы (путаницы). Этот про­цесс идет циклически, и почивать на лаврах однажды проведенной рационализации не приходится.

Принцип внутренней рационализации. «Руководство компании должно сти­мулировать потребности и интересы работников для активизации рационализаторской деятельности».

Потребности человека в информации и знаниях, самовыраже­нии и самопроявлении, творческом труде и патриотизме стимули­руют интерес работников к рационализации. В области рациона­лизации достигнуты большие успехи во многих странах. В СССР в 1958 г. было создано Всесоюзное общество изобретателей и ра­ционализаторов (ВОИР) под руководством профсоюзов СССР. В 1980 г. в нем насчитывалось свыше 11 млн. человек. ВОИР имел широкую сеть отделений, филиалов и первичных организаций. Обычно организации по изобретательству и рационализации воз­главлялись руководителями или специалистами предприятий. Не менее важную роль имело Всесоюзное (ныне Всероссийское) общество «Знание», созданное в 1947 г. и предназначенное для распространения политических и научных знаний среди населе­ния. Успешно функционируют и другие узкоспециальные объеди­нения — архитекторов, астрономов и геодезистов, ботаников, гид­робиологов и др.

В странах западной Европы и в Японии в компаниях создаются кружки качества, инициаторами которых выступают менеджеры. Кружок качества — это надпроизводственная структура, в которую добровольно вовлекают работников для выполнения совместно со штатными специалистами творческой работы по рационализации. Занятия в кружках качества происходит в рабочее время, и являют­ся добавочной функцией для работников, прямо не оплачиваемой. Менеджеры кружков качества ставили следующие задачи:

1. осуществить всесторонний подход к улучшению качества выпускаемой продукции,

2. активизировать творческий потенциал работников,

3. улучшить отношение работников к компании,

4. снизить непроизводительные затраты времени и уменьшить общие издержки,

5. повысить действенность; экономичность и производитель­ность организации,

6. гармонизировать социальные отношения,

7. достигнуть гармонии между мировой технической цивилиза­цией и национальными особенностями трудовых отношений.

К 70-м годам успехи кружков качества в Японии стали очевид­ными для всех. Руководители многих компаний мира начали вкла­дывать немалые средства в развитие таких кружков качества.

Дальнейшим развитием кружков качества в мире стало созда­ние бригад или групп повышения результативности и производи­тельности (ГПРП).

Последовательное и параллельное соединение резисторов

Резистор – пассивный элемент электрической цепи, который поглощает энергию тока и преобразовывает её в тепло за счет сопротивления потоку электронов в цепи.

Зависимость тока от сопротивления описывается законом Ома и рассчитывается по формуле I = U/R.

Свойство резисторов ограничивать ток и снижать напряжение используется во многих электронных устройствах и бытовых приборах.

Справка: Резисторы бывают двух видов – постоянные и переменные, во втором случае сопротивление проводника изменяется механическим путем (вручную).

Последовательное и параллельное соединение резисторов – основные способы соединения резистивных элементов.

Внимание! Резистор не имеет полярности, длина выводов с обоих концов одинакова, поэтому для лучшего понимания сути соединения предлагается называть выводы:

1. С правого края – правый.
2. С левого края – левый.

Понятие параллельного подключения резисторов

При параллельном подключении правые выводы всех резисторов соединяются в один узел, левые – во второй узел.

При параллельном включении резисторов ток в цепь разветвляется по отдельным ветвям, протекая через каждый элемент – по закону Ома величина тока обратно пропорциональна сопротивлению, напряжение на всех элементах одинаковое.

Справка: Ветвь – фрагмент электрической цепи, содержащий один или несколько последовательно соединенных компонентов от узла до узла.

Типы проводников

Проводимость веществом электрического тока связана с наличием в нем свободных носителей заряда. Их количество определяется по электронной конфигурации. Для этого необходима химическая формула вещества, при помощи которой можно вычислить их общее число. Значение для каждого элемента берется из периодической системы Дмитрия Ивановича Менделеева.

Электрический ток — упорядоченное движение свободных носителей заряда, на которые воздействует электромагнитное поле. При протекании тока по веществу происходит взаимодействие потока заряженных частиц с узлами кристаллической решетки, при этом часть кинетической энергии частицы превращается в тепловую энергию. Иными словами, частица «ударяется» об атом, а затем снова продолжает движение, набирая скорость под действием электромагнитного поля.

Процесс взаимодействия частиц с узлами кристаллической решетки называется электрической проводимостью или сопротивлением материала. Единицей измерения является Ом, а определить его можно при помощи омметра или расчитать. Согласно свойству проводимости, вещества можно разделить на 3 группы:

1. Проводники (все металлы, ионизированный газ и электролитические растворы).
2. Полупроводники (Si, Ge, GaAs, InP и InSb).
3. Непроводники (диэлектрики или изоляторы).

Проводники всегда проводят электрический ток, поскольку содержат в своем атомарном строении свободные электроны, анионы, катионы и ионы. Полупроводники проводят электричество только при определенных условиях, которые влияют на наличие или отсутствие свободных электронов и дырок. К факторам, влияющим на проводимость, относятся следующие: температура, освещенность и т. д. Диэлектрики вообще не проводят электричество, поскольку в их структуре вообще отсутствуют свободные носители заряда. При выполнении расчетов каждый радиолюбитель должен знать зависимость сопротивления от некоторых физических величин.

Последовательное подключение

При последовательном соединении резисторы нужно подключить в цепь друг за другом – правый вывод одного резистора к левому второго, правый второго – к левому третьего и так далее в зависимости от количества соединяемых элементов.

При последовательном соединении ток, не изменяя своей величины, течет через все резистивные элементы.

Теоретическая часть

Последовательное соединение характерно тем, что через все элементы протекает ток одинаковой силы. То есть, если цепочка состоит из двух резисторов R1 и R2 (как на рисунке ниже), то ток протекающий через каждое из них и любую другую часть цепи будет одинаковой (I = I1 = I2). Суммарное сопротивление всей цепи последовательно соединенных резисторов считается как сумма сопротивлений всех ее элементов. То есть, номиналы складывают. R = R1 + R2 — это и есть формула расчета сопротивления при последовательном соединении резисторов. Если элементов больше двух, будет просто больше слагаемых. Еще одно свойство последовательного соединения — на каждом элементе напряжение отличается. Ток в цепи одинаковый, а напряжение на резисторе зависит от его номинала.

Примеры расчета

Давайте рассмотрим пример. Цепь представлена на рисунке выше. Есть источник тока и два сопротивления. Пусть R1=1,2 кОм, R2= 800 Ом, а ток в цепи 2 А. По закону Ома U = I * R. Подставляем наши значения:

• U1 = R1 * I = 1200 Ом * 2 А = 2400 В;
• U2 = R2 * I = 800 Ом * 2А = 1600 В.

Будет интересно➡ SMD резисторы: что это такое и для чего используются?

Общее напряжение цепи считается как сумма напряжений на резисторах: U = U1 + U2 = 2400 В + 1600 В = 4000 В. Полученную цифру можно проверить. Для этого найдем суммарное сопротивление цепи и умножим его на ток. R = R1 + R2 = 1200 Ом + 800 Ом = 2000 Ом.

Если подставить в формулу напряжения при последовательном соединении сопротивлений, получаем: U = R * I = 2000 Ом * 2 А = 4000 В. Получаем, что общее напряжение данной цепи 4000 В.

А теперь посмотрите на схему. На первом вольтметре (возле резистора R1) показания будут 2400 В, на втором — 1600 В. При этом напряжение источника питания — 4000 В. Последовательное соединение – это соединение двух или более резисторов в форме цепи, в которой каждый отдельный резистор соединяется с другим отдельным резистором только в одной точке.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через все резисторы проходит один и тот же электрический ток. Чем больше элементов на данном участке электрической цепи, тем «труднее» току протекать через него. Следовательно, при последовательном соединении резисторов их общее сопротивление увеличивается, и оно равно сумме всех сопротивлений.

Смешанное подключение

При смешанном подключении в одной схеме сочетаются несколько видов соединений – последовательное, параллельное соединение резисторов и их комбинации. Самую сложную электрическую схему, состоящую из источников питания, диодов, транзисторов, конденсаторов и других радиоэлектронных элементов можно заменить резисторами и источниками напряжения, параметры которых изменяются в каждый момент времени. О параллельном соединении резистора и конденсатора читайте тут.

Смешанная схема делится на фрагменты, ток и напряжение рассчитывается для каждого отдельно в зависимости от того, как они соединены на выбранном сегменте электрической схемы.

Важно! Для расчета сопротивления резистора в схеме применяют отдельные формулы для каждого конкретного элемента в зависимости от вида соединения.

Что ещё нужно учитывать при подключении резисторов

Важный показатель в работе резистивного элемента мощность рассеивания – переход электрической энергии в тепловую, вызывающую нагрев элемента.

При превышении допустимой мощности рассеивания резисторы будут сильно греться и могут сгореть, поэтому при расчете схем соединения надо учитывать этот параметр – важно знать насколько изменится мощность резистивных элементов при включении в электрическую цепь.

Общее сопротивление Rобщ

При таком соединении, через каждый резистор потечет отдельный ток. Сила данного тока будет обратно пропорциональна сопротивлению резистора. В результате общая проводимость такого участка электрической цепи увеличивается, а общее сопротивление в свою очередь уменьшается. Таким образом, при параллельном подсоединении резисторов с разным сопротивлением, общее сопротивление будет всегда меньше значения самого маленького отдельного резистора. Если посмотреть на изображение параллельного соединения, заметно, что ко всем элементам прилагается одинаковое напряжение.

То есть, при параллельном соединении резисторов, на каждом из них будет одинаковое напряжение U = U1 = U2 = U3. Получается, что ток разделяется на несколько «ручейков». То есть, при параллельном соединении резисторов сила тока, протекающего через каждый из элементов, отличается. I = I1+I2+I3. И зависит сила тока (согласно тому же закону Ома) от сопротивления каждого участка цепи. В случае с параллельным соединением резисторов — от их номинала.

Предлагаем также почитать интересный материал про малоизвестные факты о двигателях постоянного тока в другой нашей статье.

Схема параллельного соединения

Общее сопротивление участка цепи при таком соединении становится ниже. Его высчитывают по формуле: 1/R = 1/R1 + 1/R + 1/R3+. Такая форма хоть и понятна, но неудобна. Формула расчета сопротивления параллельно подключенных резисторов получается тем сложнее, чем больше элементов соединены параллельно. Но больше двух-трех редко кто объединяет, так что на практике достаточно знать только две формулы приведенные ниже.

Если подставить значения в эти формулы, то заметим, что результат будет меньше, чем сопротивление резистора с наименьшим номиналом. Это стоит запомнить: результирующее сопротивление включенных параллельно резисторов будет ниже самого маленького номинала. Давайте сначала рассчитаем параллельное соединение двух резисторов разного номинала и посмотрим что получится.

Соединили параллельно 150 Ом и 100 Ом. Считаем результирующее: 150*100 / (150+100) = 15000/250 = 60 Ом. Если соединить 150 Ом и 50 Ом, получим: 150*50 / (150+50) = 7500 / 200 = 37,5 Ом. Как видим, в обоих случаях результат оказывается меньше чем самый низкий номинал соединенных деталей. Этим и пользуются, если в наличии нет сопротивления небольшого номинала. Проблема только в том, что подбирать сложновато: надо каждый раз считать используя калькулятор.

Как высчитывать сопротивление составных резисторов

Возможно, вам будет проще, если знать, что соединив два одинаковых резистора параллельно, получим результат в два раза меньше. Например, соединив параллельно два резистора по 100 Ом получим составное сопротивление 50 Ом. Проверим? Считаем: 100*100 / (100+100) = 10000 / 200 = 50 Ом. При соединении параллельно трех резисторов, считать приходится больше, так как формула сложнее.

Если подключить параллельно 150 Ом, 100 Ом и 50 Ом, результирующее будет 27,3 Ом. Попробуем с более низкими номиналами. Если параллельно включены 20 Ом, 15 Ом и 10 Ом. Получим результирующее сопротивление 4,61 Ом. Вот вам подтверждение правила. Суммарное сопротивление параллельно соединенных резисторов меньше чем самый низкий номинал.

Какая мощность тока при последовательном и параллельном соединении

Определение мощности отдельного резистивного элемента производится по формуле

P = U²/R или P = I²R , которую можно вывести из формулы расчета мощности электрической цепи P = UI по закону Ома.

Мощность при параллельном соединении

Рассчитав сопротивление каждого элемента в отдельности, считаем мощность каждого по формуле P = I²R, где

• R – не номинальное сопротивление резистивного элемента, а рассчитанное для данной цепи;
• I – сила тока в цепи.

При параллельном соединении через меньший резистор протекает больший ток – мощность рассеивания на этом резистивном элементе будет больше, чем на остальных.

Важно! При расчете параллельной цепи следует учитывать мощность сопротивления с самым маленьким номиналом.

Мощность при последовательном соединении

Вычислив сопротивление каждого резистивного элемента по отдельности, рассчитываем мощность каждого по формуле P = U²/R, где

• R – рассчитанное нами сопротивление для определенной схемы;
• U – падение напряжения на данном резистивном элементе.

Справка: Полную мощность цепи при последовательном и параллельном соединении можно найти, сложив вычисленные мощности отдельных элементов, входящих в цепь Pобщ = P1+P2+P3+…+Pn.

Параллельное соединение проводников

Параллельное соединение проводников выглядит вот так.

параллельное соединение резисторов

Ну что, думаю, начнем с сопротивления.

Сопротивление при параллельном соединении проводников

Давайте пометим клеммы как А и В

В этом случае общее сопротивление RAB будет находиться по формуле

Если же мы имеем только два параллельно соединенных проводника

То в этом случае можно упростить длинную неудобную формулу и она примет вид такой вид.

Напряжение при параллельном соединении проводников

Здесь, думаю ничего гадать не надо. Так как все проводники соединяются параллельно, то и напряжение у всех будет одинаково.

Получается, что напряжение на R1 будет такое же как и на R2, как и на R3, так и на Rn

Сила тока при параллельном соединении проводников

Если с напряжением все понятно, то с силой тока могут быть небольшие затруднения. Как вы помните, при последовательном соединении сила тока через каждый проводник была одинакова. Здесь же совсем наоборот. Через каждый проводник будет течь своя сила тока. Как же ее вычислить? Придется опять прибегать к Закону Ома.

Чтобы опять же было нам проще, давайте рассмотрим все это дело на реальном примере. На рисунке ниже видим параллельное соединение трех резисторов, подключенных к источнику питания U.

Как мы уже знаем, на каждом резисторе одно и то же напряжение U. Но будет ли сила тока такая же, как и во всей цепи? Нет. Поэтому для каждого резистора мы должны вычислить свою силу тока по закону Ома I=U/R. В результате получаем, что

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

В этом случае, сила тока в цепи будет равна:

Вычислить силу тока через каждый резистор и силу тока в цепи, если известно напряжение источника питания и номиналы резисторов.

Воспользуемся формулами, которые приводили выше.

Если бы у нас еще были резисторы, соединенные параллельно, то для них

I1 = U/R1 = 10/2=5 Ампер

I2 = U/R2 = 10/5=2 Ампера

I3 = U/R3 = 10/10=1 Ампер

Далее, воспользуемся формулой

чтобы найти силу тока, которая течет в цепи

I=I1 + I2 + I3 = 5+2+1=8 Ампер

2-ой способ найти I

Чтобы найти Rобщее мы должны воспользоваться формулой

Чтобы не париться с вычислениями, есть онлайн калькуляторы. Вот один из них. Я за вас уже все вычислил. Параллельное соединение 3-ех резисторов номиналом в 2, 5, и 10 Ом равняется 1,25 Ом, то есть Rобщее = 1,25 Ом.

I=U/Rобщее = 10/1,25=8 Ампер.

Параллельное соединение резисторов в электронике также называется делителем тока, так как резисторы делят ток между собой.

Ну а вот вам бонусом объяснение, что такое последовательное и параллельное соединение проводников от лучшего преподавателя России.

Зависимость сопротивления

Значение электропроводимости зависит от нескольких факторов, которые необходимо учитывать при расчетах, изготовлении элементов резистивной нагрузки (резисторов), ремонте и проектировании устройств. К этим факторам необходимо отнести следующие:

1. Температура окружающей среды и материала.
2. Электрические величины.
3. Геометрические свойства вещества.
4. Тип материала, из которого изготовлен проводник (полупроводник).

К электрическим величинам можно отнести разность потенциалов (напряжение), электродвижущую силу (ЭДС) и силу тока. Геометрией проводника является его длина и площадь поперечного сечения.

Электрические величины

Зависимость величины электропроводимости от параметров электричества определяется законом Ома. Существует две формулировки: одна — для участка, а другая — для полной цепи. В первом случае соотношение определяются, исходя из значений силы тока (I) и напряжения (U) простой формулой: I = U / R. Из соотношения видна прямо пропорциональная зависимость тока от величины напряжения, а также обратно пропорциональная от сопротивления. Можно выразить R: R = U / I.

Для расчета электропроводимости всего участка следует воспользоваться соотношением между ЭДС (e), силой тока (i), а также внутренним сопротивлением источника питания (Rвн): i = e / (R+Rвн). В этом случае величина R вычисляется по формуле: R = (e / i) — Rвн. Однако при выполнении расчетов необходимо учитывать также геометрические параметры и тип проводника, поскольку они могут существенно повлиять на вычисления.

Тип и геометрические параметры

Свойство вещества к проводимости электричества определяется структурой кристаллической решетки, а также количеством свободных носителей. Исходя из этого, тип вещества является ключевым фактором, который определяет величину электропроводимости. В науке коэффициент, определяющий тип вещества, обозначается литерой «р» и называется удельным сопротивлением. Его значение для различных материалов (при температуре +20 градусов по Цельсию) можно найти в специальных таблицах.

Иногда для удобства расчетов используется обратная величина, которая называется удельной проводимостью (σ). Она связана с удельным сопротивлением следующим соотношением: p = 1 / σ. Площадь поперечного сечения (S) влияет на электрическое сопротивление. С физической точки зрения, зависимость можно понять следующим образом: при малом сечении происходят более частые взаимодействия частиц электрического тока с узлами кристаллической решетки. Поперечное сечение можно вычислить по специальному алгоритму:

1. Измерение геометрических параметров проводника (диаметр или длину сторон) при помощи штангенциркуля.
2. Визуально определить форму материала.
3. Вычислить площадь поперечного сечения по формуле, найденной в справочнике или интернете.

В случае когда проводник имеет сложную структуру, необходимо вычислить величину S одного элемента, а затем умножить результат на количество элементов, входящих в его состав. Например, если провод является многожильным, то следует вычислить S для одной жилы. После этого нужно умножить, полученную величину S, на количество жил. Зависимость R от вышеперечисленных величин можно записать в виде соотношения: R = p * L / S. Литера «L» является длиной проводника. Однако для получения точных расчетов необходимо учитывать температурные показатели внешней среды и проводника.

Температурные показатели

Существует доказательство зависимости удельного сопротивления материала от температуры, основанное на физическом эксперименте. Для проведения опыта нужно собрать электрическую цепь, состоящую из следующих элементов: источника питания, нихромовой спирали, соединительных проводов амперметра и вольтметра. Приборы нужны для измерения значений силы тока и напряжения соответственно. При протекании электричества происходит нагревание нихромовой пружины. По мере ее нагревания, показания амперметра уменьшаются. При этом происходит существенное падение напряжения на участке цепи, о котором свидетельствуют показания вольтметра.

В радиотехнике уменьшение величины напряжение называется просадкой или падением. Формула зависимости р от температуры имеет следующий вид: p = p0 * [1 + a * (t — 20)]. Значение p0 — удельное сопротивление материала, взятого из таблицы, а литера «t» — температура проводника.

Температурный коэффициент «а» принимает следующие значения: для металлов — a>0, а для электролитических растворов — a<0. Для получения формулы, определяющей все зависимости, необходимо подставить все соотношения в общую формулу зависимости R от типа материала, температуры, длины и сечения: R = p0 * [1 + a * (t — 20)] * L / S. Формулы используются только для расчетов и изготовления резисторов. Для быстрого измерения величины сопротивления применяется омметр.

Свойства резисторов при параллельном подключении

При данном виде соединении скачки напряжения будут одинаковы на всех участках цепи. При этом показатель, обратный суммарному сопротивлению цепи, равен общей величине резисторов.

Обратите внимание! F тока в неразветвленной точке цепи равняется суммарной силе тока на отдельных участках проводника.

Стандартная формула напряжения

Формула для вычисления напряжения

При данном виде соединения все линии будут находиться в двух точках. Потому напряжение для всех резисторов будет равным.

При подсоединении двух и более приборов друг с другом, напряжение на выводах такой схемы — это показатель на каждом резисторе.

Напряжения условно обозначаются как U. По закону Ома, зная, что I = U/R, можно рассчитать по формуле:

U = U1 = U2 = … = Uобщ.

Обратите внимание! Помимо вычисления напряжения, рекомендуется знать мощность проводников. Они не должны сильно отличаться друг от друга. Параллельное соединение также можно встретить в лампочках, кабелях сигнализации автомобиля, фарах и прочем.

Также иногда можно встретить смешанный вид подключения. Это когда в цепи применяется два типа подключения, и параллельное, и последовательное. Оно чаще всего используется в контурных обогревателях.

Желательно изучить каждый вид подключения и схемы к ним. Профессиональные электрики рекомендует не выполнять подключений самостоятельно, если у человека совсем нет опыта в этой сфере. Так как в цепи может случиться короткое замыкание или возгорание, в лучшем случае выход из строя прибора.

Определение мощности на примере ламп

В заключении необходимо отметить, каждому человеку желательно знать свойства последовательного и параллельного соединения проводников. Чтобы в будущем не путаться при выполнении простых работ в электрике своего дома.

Отличия между двумя видами подключений

Схема последовательного подключения говорит о том, что проводники установлены в особом расположении друг за другом. Поэтому сила тока у них одинаковая. Эти элементы создают в цепи Uобщее.

Пример подключения с предохранителем

Заряды не собираются в узлах электрической цепи, иначе было бы видно, как напряжение меняется. Минусом этой схемы будет то, что если любой элемент сломается, то вся цепь разорвется и перестанет работать. Например, если взять новогоднюю гирлянду. Если одна лампочка перестала работать, то другие тоже не загораются. Это и будет главным различием между последовательным и параллельным соединением. Ниже описана характеристика резисторов при параллельном объединении.

Как рассчитать сложные схемы соединения резисторов

Если соединять большее количество элементов, надо в рассмотренные формулы добавить необходимое количество слагаемых.

• источник постоянного тока 12V;
• сопротивление параллельных резисторов, Ом: 10, 40, 60, 80.

• основная формула: 1/Rэкв = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + 1/R4;
• подставив исходные данные, вычисляют проводимость: G = 1/Rэкв =1/10 + 1/40 + 1/60 +1/80 = 0,1 + 0,025 + 0,0166 +0,0125 = 0,1541;
• эквивалентное сопротивление: Rэкв = 1/0,1541 ≈ 6,5 Ом;
• ток в цепи: Iобщ = Uип/ Rэкв = 12/ 6,5 ≈ 1,85 А.

По аналогичной технологии делают расчеты более сложных цепей. На рисунке обозначены номиналы сопротивлений. В обоих случаях применяется одинаковый источник питания с Uип = 12V.

Расчет 1 (последовательное и параллельное соединение):

• для каждого параллельного участка можно использовать формулу: Rобщ = 1/ (1/R1 + 1/R2) = R1*R2/R1 + R2;
• эквивалентное сопротивление первой части: Rэкв1 = (2*4)/ (2+4) = 1,3 Ом;
• второй: Rэкв2 = (15*5)/ (15+5) = 3,75 Ом;
• общее: Rэкв = 1,3 + 10 + 3,75 = 15,05 Ом;
• Iобщ = Uип/ Rэкв = 12/ 15,05 ≈ 0,8 А.

Расчет 2 (сложное параллельное соединение):

• в этом варианте сначала вычисляют проводимость части (R3, R4, R5) по формуле: G345 = 1/5 + 1/10 + 1/ 20 =7/20 = 0,35 сим;
• Rэкв (345) = 1/0,35 ≈ 2,857 Ом;
• суммарное значение для цепи: R1 + R2 = 20 Ом;
• по аналогии с предыдущим способом определяют: G12345 = 0,4 сим и Rэкв(12345) = (20*2,857)/ 20 + 2,857) ≈ 2,5 Ом;
• после добавления последнего элемента (R6=7,5 Ом) получают итоговый результат: Rэкв = 2,5 + 7,5 = 10 Ом;
• делением определяют силу тока в нагрузке, подключенной к источнику тока 12 V: I = 12/10 = 1,2 А.

В последнем примере применен дополнительный компонент цепи (R6). Соответственно, для этой схемы не будет выполняться рассмотренная выше пропорция равенства напряжений (источника и на подключенной нагрузке).

В этом случае разница потенциалов на шестом резисторе составит:

U6 = I *R6 = 1,2 * 7,5 = 9 В.

Соответственно, изменится напряжение между контрольными точками:

Uав = I * Rэкв(12345) = 1,2*2,5 = 12-9 =3V.

Вторая часть формулы демонстрирует проверку вычитанием напряжений (Uип — U6).

Параллельное и последовательное соединение

Почему в елочной гирлянде могут не гореть лампочки одного цвета? Почему все электроприборы в доме рассчитаны на 220 В? Спойлер: все дело в видах соединения проводников — о них мы и поговорим в этой статье.

· Обновлено 12 июля 2022

Как после перегорания одной лампочки в гирлянде можно определить способ соединения и починить ее? Попробуем разобраться.

Анфиса обнаружила на балконе старую гирлянду. Включив ее в розетку, девочка заметила, что горят все лампочки, кроме зеленых. Внимательно изучив провода, Анфиса увидела, что все зеленые лампочки соединены последовательно друг за другом.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д.

Последовательное подключение обычно используется в тех случаях, когда необходимо целенаправленно включать или выключать определенный электроприбор. Например, для работы школьного электрического звонка требуется соединить его последовательно с источником тока и ключом.

Вот некоторые примеры использования схемы последовательного соединения:

• освещение в вагонах поезда или трамвая;
• простейшие елочные гирлянды;
• карманный фонарик;
• амперметр для измерения силы тока в цепи.

Законы последовательного соединения проводников

При последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же:

Если в цепи с последовательным способом соединения одна из ламп выйдет из строя и через нее не будет протекать электрический ток, то и через оставшиеся лампы ток проходить не будет. Вспомним Анфису и ее гирлянду: когда одна из зеленых лампочек перегорела, то ток, проходящий через нее, стал равен нулю. Следовательно, и другие зеленые лампочки, включенные последовательно, не загорелись. Чтобы починить гирлянду, нужно определить перегоревшую лампочку и заменить ее.

При последовательном соединении общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

При последовательном соединении общее напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

Пример решения задачи

В цепь с напряжением 220 В включена лампа, через нее протекает ток силой 20 А. Когда к лампе последовательно подключили реостат, сила тока в цепи уменьшилась до 11 А. Чему равно сопротивление реостата?

Решение.

По закону Ома определим сопротивление лампы:

R₁ = U / I₁ = 220 / 20 = 11 Ом.

Также по закону Ома определим общее сопротивление цепи при включенном реостате:

R = U / I₂ = 220 / 11 = 22 Ом.

При последовательном соединении сопротивления лампы и реостата складываются:

Зная общее сопротивление цепи и сопротивление лампы, определим искомое сопротивление реостата:

R₂ = R − R₁ = 22 − 11 = 11 Ом.

Ответ: сопротивление реостата равно 11 Ом.

К сожалению, последовательное соединение не всегда оказывается удобным. Например, в торговом центре «Ашан» работает с 9:00 до 23:00, кинотеатр — с 10:00 до 02:30, а магазины — с 10:00 до 22:00. При последовательном соединении цепи свет должен будет гореть во всем ТЦ с 9:00 до 02:30. Согласитесь, что такой режим работы экономически невыгоден даже при минимальном тарифе на электроэнергию. В этом случае удачным решением будет использование параллельного соединения.

Параллельное соединение проводников

При параллельном соединении начала всех проводников соединяются в одной общей точке электрической цепи, а их концы — в другой.

Параллельное соединение используют в тех случаях, когда необходимо подключать электроприборы независимо друг от друга. Например, если отключить чайник, то холодильник будет продолжать работать. А когда в люстре перегорает одна лампочка, остальные все так же освещают комнату.

Приведем еще несколько примеров применения параллельного способа соединения:

• освещение в больших торговых залах;
• бытовые электроприборы в квартире;
• компьютеры в кабинете информатики;
• вольтметр для измерения напряжения на участке цепи.

Параллельное соединение проводников: формулы

Напряжение при параллельном соединении в любых частях цепи одинаково:

Как вы помните, все бытовые электроприборы рассчитаны на одинаковое номинальное напряжение 220 В. Да и согласитесь, куда проще делать все розетки одинаковыми, а не рассчитывать напряжение для каждого прибора при их последовательном соединении.

Сила тока при параллельном соединении (в неразветвленной части цепи) равна сумме сил тока в отдельных параллельно соединенных проводниках:

Электрический ток растекается по ветвям обратно пропорционально их сопротивлениям. Если сопротивления в ветвях равны, то и ток при параллельном соединении делится между ними поровну.

Общее сопротивление цепи определяется по формуле:

Для двух параллельно соединенных проводников формулу можно записать иначе:

Если n одинаковых проводников, каждый из которых имеет сопротивление R₁, соединены параллельно, то общее сопротивление участка цепи можно найти, разделив сопротивление одного из проводников на их количество:

Вернемся к Анфисе и ее гирлянде. Мы уже разобрались, почему перестали гореть все зеленые лампочки. Пришло время узнать, почему продолжили гореть все остальные. В современных гирляндах используют параллельное и последовательное соединение одновременно. Например, лампочки одного цвета соединяют последовательно, а с другими цветами — параллельно. Таким образом, отключение ветви с зелеными лампочками не повлияло на работу остальной части цепи.

Пример решения задачи

Два резистора с сопротивлениями 10 Ом и 11 Ом соответственно соединены параллельно и подключены к напряжению 220 В. Чему равна сила тока в неразветвленной части цепи?

Решение.

Определим общее сопротивление при параллельном соединении проводников:

R = (R₁ · R₂) / (R1 + R2) = (10 · 11) / (10 + 11) = 110 / 21 Ом ≈ 5,24 Ом.

По закону Ома определим силу тока в цепи:

I = U / R = 220 / (110 / 21) = 42 А.

Ответ: сила тока в неразветвленной части цепи равна 42 А.

Смешанное соединение проводников

Зачастую реальные электрические схемы оказываются сложнее, поэтому используют различные комбинации последовательного и параллельного способов соединения. Такой способ соединения называется смешанным. Смешанное соединение проводников предполагает использование последовательного и параллельного способов соединения в одной цепи.

Алгоритм решения задач со смешанным соединением проводников:

Прочитать условие задачи, начертить схему электрической цепи, при необходимости пронумеровать проводники.

Проанализировать схему, т. е. найти участки, где используется только последовательное или только параллельное соединение проводников. Определить сопротивление на этих участках.

Выяснить вид соединения участков между собой. Найти общее сопротивление всей цепи.

С помощью закона Ома и законов последовательного и параллельного соединения проводников найти распределения токов и напряжений в цепи.

Пример решения задачи

На рисунке показана схема электрической цепи. Сопротивления резисторов одинаковы и равны 12 Ом. Напряжение источника — 100 В. Какова сила тока, протекающего через резистор R₄?

Решение.

Проанализируем данную схему. Резисторы R₂ и R₃ соединены между собой последовательно, а с резистором R₄ — параллельно. Весь этот участок соединен последовательно с источником тока и резистором R₁.

Определим сопротивление последовательно соединенных резисторов R₂ и R₃:

Найдем общее сопротивление резистора R₄ и участка 2–3, соединенных параллельно:

Определим общее сопротивление всей цепи как сумму включенных последовательно резистора R₁ и участка 2–3–4:

По закону Ома найдем силу тока в неразветвленной части цепи:

I = U / R_экв = 200 / 20 = 5 А.

По закону Ома определим напряжение на участке, состоящем из резисторов R₂, R₃, R₄:

U_экв1 = I · R₂₃₄ = 5 · 8 = 40 В.

Поскольку при параллельном соединении напряжение одинаково, то напряжение на резисторе R₄ также равно 40 В. По закону Ома найдем силу тока, протекающего через резистор R₄:

Ответ: через резистор R₄ протекает ток силой приблизительно 3,3 А.

Мы разобрали довольно много формул последовательного и параллельного подключения проводников. А запомнить их можно с помощью вот таких схем:

Онлайн-курсы физики в Skysmart не менее увлекательны, чем наши статьи. На уроках вы научитесь составлять самые разнообразные электрические цепи и решать задачи с ними, а также узнаете об их применении в жизни. Ждем вас!

В ЧЕМ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ ПРИНЦИП ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО ПОДКЛЮЧЕНИЯ?

Формулировка принципа: «Философия преобразований в компании должна разрабатываться специалистами с сенсуальной организацией мышления, основные принципы преобразований — специалистами с иррациональной организацией мышления, а непосредственное проектирование и осуществление преобразований — специалистами с рациональной организацией мышления».

В психологии выделяют три типа организации мыслительной деятельности человека: рациональное, иррациональное и сенсуальное. Эти типы организации мыслительной деятельности имеют глубокие исторические корни и накладывают существенный отпечаток на реализацию процесса изменений. Каждый из них имеет свои сферы эффективного использования.

Сенсуализм — это познание реальности только через субъективное восприятие, чувство и ощущение (сенсорика). Основной принцип сенсуализма: «нет ничего в разуме, чего бы не было в чувствах». Человек с таким типом мышления позитивно воспринимает только то, что вызывает в нем какие-то реакции (положительные или отрицательные). То, что его не трогает, не должно существовать, является лишним. Это теория субъективной полезности. Работник с сенсуальным мышлением может интуитивно определить неэффективность элементов компании или их связей.

Иррационализм — это познание реальности преимущественно через внемыслительные аспекты духовной жизни человека: волю (волюнтаризм), интуицию, инстинкт, воображение, озарение. Человек с иррациональным типом мышления обычную логику мышления должен сопоставить со своими представлениями, воображениями. При этом преимущество отдается субъективной, воображаемой модели. Аналогично бесконечной десятичной непериодической дроби в математике человек с таким типом мышления постоянно сомневается в правильности принятых им решений и возможных результатах — в его сознании борются два направления: разумное и чувственное.

Рационализм — означает усовершенствование, формирование более целесообразной организации чего-либо, например, производства, разработка решений по ранее разработанным алгоритмам, правилам или законам. Как философское направление он признает разум и логику основой познания и поведения людей. Принципы рационализма разделяли философы — Р. Декарт, Б. Спиноза, Г. Лейбниц, И. Кант, Г. Гегель, И. Фихте.

Преобразования в любой компании должны носить опережающий характер, чтобы к моменту созревания новой потребности общества или отдельных потребителей компания была готова их удовлетворить. Готовых алгоритмов нет. Эффективность преобразований (рационализации) определяют две группы важных неопределенностей:

• • какие потребности могут возникнуть у потребителей, в какое время, каким может быть объем этих потребностей?
• • какие преобразования проводить, в каком объеме, какой управленческий, технологический и финансовый потенциал следует задействовать?

Эта задача из разряда «пойди туда — не знаю куда, принеси то — не знаю что». Специалист с рациональной организацией мыслительной деятельности с такой задачей не справится, так как нет методик, нет аналогий, нет логики. А подобных специалистов в любой компании большинство. Специалист с сенсуальной организацией мыслительной деятельности с такими преобразованиями справится, так как ход его мышления индивидуален и основан на подсознании, неожиданных находках, алогичных выводах и т.д. В качестве примера можно привести вариант использования некоторых диссидентов в советское время. Основная масса жителей любой страны лояльно относится к действиям исполнительной, законодательной и судебной власти. Однако всегда находятся единицы, которые представляют себе другую более гуманную модель общественного строя, экономического или экологического развития и предлагают пути ее реализации. Организация их мышления преимущественно сенсуальная. Их поведение многим кажется нелогичным, глупым, непонятным. Государственная власть старалась избавиться от них либо высылая их в другие страны, либо направляя в психиатрические лечебницы, либо лишая их свободы на длительное время. Тем не менее, нестандартность, типовая нелогичность мышления привлекли внимание спецслужб к этим людям. Нескольким диссидентам сделали предложение работать в системе контрразведки, разгадывая шифры шпионских посланий. Этот подход спецслужб оказался плодотворным. Вместо того, чтобы долго перебирать многочисленные варианты сочетаний цифр, букв, такой человек достаточно быстро находил ключ к шифру посредством интуиции, озарения, телепатической связи с инициатором шифровки.

Дальнейшую работу по рационализации могут проводить специалисты с иррациональным и рациональным мышлением. В результате, принцип последовательного подключения может быть представлен в виде трех этапов (рис. 91.1).

Рис. 91.1. Последовательность выполнения этапов при рационализации