Trong kỹ thuật điện và điện tử, điều quan trọng là phải hiểu sự khác biệt giữa mạch nối tiếp và mạch song song. Chúng là hai dạng mạch cơ bản nhất và dạng còn lại là mạch nối tiếp song song, là sự kết hợp của cả hai và có thể hiểu được bằng cách áp dụng các quy tắc tương tự.
Trước khi đi sâu vào sự khác biệt của chúng, chúng ta sẽ xem xét mạch là gì và các thành phần chính của nó.
Mạch điện là gì
Mạch hoặc mạng là một vòng kín cung cấp dòng điện kín. Nó là con đường kết nối các thành phần điện khác nhau như nguồn điện, điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Nó bắt đầu và kết thúc tại cùng một điểm, tạo thành cấu trúc vòng. Một đoạn mạch có 3 thành phần chính: nguồn điện, các thành phần điện (tải) và vật dẫn (dây dẫn) kết nối chúng.
- Nguồn điện là nguồn điện cung cấp năng lượng cho mạch và cho phép nó cung cấp dòng điện. Nguồn điện có thể là nguồn điện áp hoặc nguồn dòng điện. Một ví dụ phổ biến về nguồn điện áp là pin.
- Các thành phần điện chung như điện trở, tụ điện và cuộn cảm là các tải được nối với nguồn điện. Sử dụng các loại linh kiện điện khác nhau ảnh hưởng đến đặc tính của mạch.
- Dây điện là vật dẫn thuần dùng để nối các bộ phận điện và nguồn điện với nhau. Kết nối các thành phần trong các cấu hình khác nhau cũng làm thay đổi các đặc tính của mạch, chẳng hạn như mạch nối tiếp và song song.
Hai loại mạch chính là mạch nối tiếp và mạch song song. Nhưng trước khi đi vào mạch song song nối tiếp, chúng ta hãy phân tích thế nào là song song nhé!
Kết nối nối tiếp
Một kết nối nối tiếp giữa các thành phần là khi hai hoặc nhiều hơn hai thành phần được kết nối với nhau ở dạng xếp tầng hoặc đuôi của thành phần thứ 1 được kết nối với phần đầu của thành phần thứ 2, … Các thành phần được kết nối nối tiếp tạo thành một cấu trúc giống như chuỗi trong một đường duy nhất.
Kết nối song song
Một kết nối được gọi là song song nếu hai hoặc nhiều hơn hai thành phần được kết nối với nhau hoặc đầu của chúng được kết nối với nhau và đuôi của chúng được kết nối với nhau. Các thành phần kết nối song song tạo thành nhiều đường dẫn hoặc vòng lặp.
mạch tuần tự
Một mạch được cho là mạch nối tiếp nếu các thành phần được kết nối liên tiếp hoặc nối tiếp trên một đường dây. Một đoạn mạch nối tiếp tạo thành một đường dẫn chỉ có một vòng dây, do đó dòng điện chạy qua các phần tử như nhau và hiệu điện thế được chia theo điện trở của mỗi phần tử.
Dòng điện trong mạch nối tiếp
Cường độ dòng điện qua mỗi phần tử trong đoạn mạch nối tiếp không đổi và bằng cường độ dòng điện do nguồn điện cung cấp. Bởi vì chỉ có một đường dẫn cho dòng điện, dòng điện sẽ không bị ngắt.
Điện áp trong mạch nối tiếp
Tổng điện áp rơi trên mỗi thành phần trong đoạn mạch nối tiếp bằng điện áp nguồn. Hiệu điện thế là một đoạn mạch nối tiếp phân chia hiệu điện thế giữa các phần tử dựa trên điện trở của chúng. Vì vậy điện áp rơi trên mỗi phần tử là khác nhau và phụ thuộc vào giá trị điện trở của phần tử.
Điện trở trong mạch nối tiếp
Khi mắc nối tiếp các điện trở trong một đoạn mạch thì tổng trở của mỗi phần tử chúng thêm vào bằng nhau.
rtd = r ₁ + r ₂ + r ₃ +… + r ₙ
Tổng trở trong đoạn mạch nối tiếp luôn lớn hơn cảm kháng của chính nó.
Tụ điện mắc nối tiếp
Khi các tụ điện được mắc nối tiếp, tổng điện dung hoặc giá trị tương đương của chúng giảm vì hiệu điện thế trên mỗi tụ điện giảm và điện tích do hiệu điện thế đó giảm xuống.
Tổng điện dung trong đoạn mạch nối tiếp luôn nhỏ hơn điện dung đơn.
Chuỗi cuộn cảm
Tổng độ tự cảm của hai hay nhiều cuộn cảm trong một đoạn mạch nối tiếp là tổng của các độ tự cảm riêng.
ltd = l ₁ + l ₂ + l ₃ +… + l ₙ
Tổng cảm tăng và luôn lớn hơn cảm kháng đơn trong đoạn mạch nối tiếp.
Sự cố mạch nối tiếp
Nếu bất kỳ phần tử nào trong mạch nối tiếp bị lỗi, toàn bộ mạch không thể hoạt động vì dòng điện bị ngắt và không có con đường nào khác cho dòng điện chạy qua. Do đó, hỏng một linh kiện sẽ làm cho toàn bộ mạch bị hỏng. Để khắc phục sự cố một mạch nối tiếp, bạn phải kiểm tra từng thành phần. Do đó, việc khắc phục sự cố mạch điện bị lỗi khó hơn so với mạch điện song song.
Một ví dụ phổ biến về mạch nối tiếp là đèn Giáng sinh, được kết nối theo chuỗi. Nếu một trong số chúng ngừng hoạt động, cả dây sẽ không sáng và rất khó phát hiện led nào bị lỗi.
Nguồn nối tiếp
Nếu hai hoặc nhiều bộ nguồn được kết nối nối tiếp, tổng điện áp hoặc điện áp tương đương của chúng sẽ là tổng của các điện áp riêng lẻ và tổng dòng điện được cung cấp sẽ giống với dòng điện được cung cấp bởi các bộ nguồn riêng lẻ.
Bạn có thể sử dụng công thức điện sau để tính công suất trong mạch nối tiếp:
p = i2r1 + i2r2 +… i2rn
hoặc
Vì vậy, nếu bạn muốn tăng điện áp của bộ nguồn, hãy mắc nối tiếp. Ví dụ, hai pin 6v được mắc nối tiếp cho tổng hiệu điện thế 12v.
Mạch song song
Một đoạn mạch được gọi là mạch song song nếu các thành phần điện được kết nối theo cấu hình song song hoặc các đầu của chúng được nối với một điểm chung. Nó tạo thành nhiều vòng lặp hoặc đường dẫn cho dòng điện chạy qua.
Dòng điện trong mạch song song
Dòng điện trong một đoạn mạch song song được chia theo nhánh. Tổng dòng điện ở đó bằng tổng dòng điện qua các thành phần riêng lẻ, tùy thuộc vào giá trị điện trở của chúng.
It = i1 + i2 + i3 + … at
Điện áp trong mạch song song
Điện áp trong một đoạn mạch song song không đổi trên mỗi đường dẫn hoặc thành phần vì mỗi thành phần được nối với nguồn điện tại cùng một điểm.
vt = v1 = v2 = v3 =… vn
Điện trở trong mạch song song
Tổng trở của nhiều điện trở trong một đoạn mạch song song giảm, nhỏ hơn một điện trở đơn.
Điện dung trong mạch song song
Tổng điện dung của các tụ điện trong một đoạn mạch song song tăng lên bằng tổng điện dung của các tụ điện riêng lẻ.
ctd = c1 + c2 + c3 + … cn
Điện dung tổng hoặc điện dung tương đương luôn lớn hơn điện dung riêng.
Điện cảm trong mạch song song
Tổng độ tự cảm của các cuộn cảm trong một đoạn mạch song song giảm và luôn nhỏ hơn cảm kháng của bất kỳ cuộn cảm đơn nào.
Nguồn điện mạch song song
Khi các bộ nguồn được nối thành mạch song song, tổng điện áp của chúng không đổi, trong khi tổng dòng điện là tổng của các bộ nguồn riêng lẻ.
Có thể sử dụng công thức sau để tính công suất trong mạch song song:
hoặc
p = i12r1 + i22r2 +… in2rn
Lỗi mạch song song
Nếu bất kỳ thành phần nào được kết nối trong mạch song song bị lỗi, các thành phần khác vẫn có thể hoạt động vì có nhiều đường dẫn dòng điện. Việc khắc phục sự cố các thành phần trong mạch song song dễ dàng hơn vì nhánh bị lỗi dễ xác định hơn.
Các thiết bị trong nhà của chúng tôi được kết nối thành mạch song song. Bởi vì điện áp không được phân chia giữa các thiết bị, nếu bất kỳ một trong số chúng ngừng hoạt động, nó sẽ không ảnh hưởng đến bất kỳ thiết bị nào khác. Dễ dàng phát hiện ra vấn đề hơn.
So sánh mạch nối tiếp và mạch song song
Tính năng
Mạch nối tiếp
Mạch song song
Định nghĩa
là một mạch trong đó dòng điện chạy qua một con đường duy nhất
là một mạch có nhiều đường dẫn cho dòng điện
Bố cục
các phần tử được sắp xếp thành một dòng, đuôi của chúng được nối với phần cuối của phần tử tiếp theo.
Các phần tử
được sắp xếp theo cách mà các phần đầu được nối với nhau và các phần đuôi được nối với nhau.
Đường dẫn hiện tại
Một mạch nối tiếp tạo thành một mạch vòng, vì vậy chỉ có một dòng.
Nó tạo thành nhiều vòng lặp, vì vậy có nhiều đường dẫn cho dòng điện chạy qua.
Hiện tại
Dòng điện của mỗi thành phần không đổi.
Dòng điện được chia thành các giá trị khác nhau trong mỗi đường dẫn, tùy thuộc vào giá trị điện trở được cung cấp bởi mỗi đường dẫn.
Điện áp
Điện áp được phân phối giữa các thành phần, tùy thuộc vào điện trở của từng thành phần
Điện áp trên mỗi nhánh hoặc thành phần không đổi
Điện trở
Tổng điện trở loạt tăng
Giảm trở kháng của mạch song song
Tụ điện
Tổng điện dung của đoạn mạch nối tiếp bị giảm
Tổng điện dung của đoạn mạch song song tăng lên
Cuộn cảm
Tổng điện cảm của loạt tăng lên
Tổng độ tự cảm của đoạn mạch song song giảm
Nguồn cấp dữ liệu
Đối với nguồn cung cấp nối tiếp, tổng điện áp tăng lên (cộng thêm) trong khi tổng dòng điện vẫn giữ nguyên
Đối với nguồn điện song song, tổng điện áp vẫn giữ nguyên trong khi tổng dòng điện tăng lên (cộng thêm)
Câu hỏi lỗi
Lỗi bất kỳ thành phần nào sẽ phá hủy toàn bộ mạch và các thành phần khác sẽ không hoạt động bình thường
Một lỗi trong bất kỳ thành phần nào sẽ không ảnh hưởng đến các thành phần khác, chúng sẽ hoạt động tốt
Khắc phục sự cố
Việc khắc phục sự cố và xác định các thành phần mất nhiều thời gian
Khắc phục sự cố dễ dàng và xác định các thành phần bị lỗi
Kiến thức này không mới. Trong quá trình học tập và nghiên cứu, chúng tôi cũng đã không ít lần gặp phải.
Nhưng bạn cũng dễ quên và nhầm lẫn các cấu trúc này. Bài viết mong các bạn đón nhận, bình luận và chia sẻ.
Cảm ơn bạn rất nhiều!