Legarea n serie i legarea n paralel

n ultimele articole am vorbit doar despre circuite electrice compunse dintr-un generator electric i o singur component pasiv (fie ea rezisten, inductan sau capacitate). A venit timpul s vedem cum stau lucrurile cnd n circuit avem conectatemai multe componente pasive. Astzi vom vorbi doar despre situaiile n care toate componentele sunt de acelai tip, urmnd ca n articolele viitoare s analizm i situaia cnd circuitul electric conine tipuri diferite de componente. Subiectele de discuie de astzi sunt: Legarea n serie Legarea n paralel Legarea n serie-paraleln caz c nu eti deja familiarizat cu ea, sigur ai observat c mai sus am folosit expresiacomponent pasiv. Mai mult, aa cum exist componente pasive, tot aa exist icomponente active. Ca s nu lsm lucrurile n cea, uite ce nseamnfiecare:Componentele pasivesunt elemente de circuit care i pstreaz constante proprietile electrice (rezisten, capacitate i inductan) indiferent de tensiunea electric aplicat la borne. Cele mai ntlnite exemple de componente pasive sunt: rezistenele, condensatorii, bobinele, termistoarele, varistoarele etc.Componentele activesunt elemente de circuit ale cror proprieti electrice (rezisten, capacitate i inductan) variaz n funcie de tensiunea electric pe care o aplicm la bornele lor. Cele mai ntlnite exemple de componente active sunt diodele, tranzistoarele i circuitele integrate.Legarea n seriePentru a explica acest mod de legare te invit s te uii peste schemele dinfigura 1. nainte de vorbi despre legarea n serie menionez c generatorul dinfigura 1se presupune a fi unul decurent alternativ. De ce ? Pentru c, pe scurt, cel puin n cazul bobinelor i condensatorilor, efectele legrii n serie i n paralel se observ cel mai uor n curent alternativ.

Figura 1.Legarea n serie a rezistenelor, bobinelor i condensatorilor electriciAadar, aa cum se observ i nfigura 1, legarea n serie nseamn legarea componentelor una dup alta aa cum sunt legate inelele unui lan. Toi electronii care circul prin circuit trec rnd pe rnd prin fiecare component.S studiem primul caz i anumelegarea n serie a rezistenelor. Fiind mai mult de o component n circuit, ca s nelegem exact ce se ntmpl n circuit avem nevoie s timrezistena echivalent serie, adic rezistena electric rezultat prin legarea n serie a acelor rezistene. Rezistena echivalent serie se calculeaz adunnd valorile tuturor rezistenelor legate n serie. nfigura 1am reprezentat un circuit cu 3 rezistene (R1, R2i R3), ceea ce nseamn c generatorul va alimenta un circuit care are o rezisten echivalent de Rechivalent= R1+ R2+ R3.Dac n circuitul cu rezistene dinfigura 1am considera R1= 1Kohm, R2= 2Kohmi i R3= 10Kohmi, rezult c circuitul respectiv ar avea o rezisten echivalent serie de:Rechivalent= R1+ R2+ R3= 1Kohm + 2Kohmi + 10Kohmi = 13KohmiDup cum se observ i din exemplul de calcul, legarea n serie produce o rezistena echivalent care este ntotdeaunamai maredect oricare din rezistenele din respectivul circuit serie.La fel st treaba i culegarea n serie a bobinelor: inductana echivalent al celui de-al doilea circuit dinfigura 1se obine adunnd toate inductanele din acel circuit. Aadar,inductana echivalent seriese calculeaz cu relaia Lechivalent= L1+ L2+ L3. La legarea n serie, inductana echivalent este ntotdeauna mai mare dect oricare din inductanele din respectivul circuit serie.Dac n circuitul cu bobine dinfigura 1am considera L1= 10mH (mili henry), L2= 20mH i L3= 30mH, rezult c circuitul respectiv ar avea o inductan echivalent serie de:Lechivalent= L1+ L2+ L3= 10mH + 20mH + 30mH = 60mH.Spre deosebire de rezistene i bobine,capacitatea echivalent seriese calculeaz cu o relaie diferit i anume:1/Cechivalent= 1/C1+ 1/C2+ 1/Cn,unde C1este primul condensator din circuit iar Cneste ultimul.n cazul celui de-al treilea circuit dinfigura 1capacitatea echivalent serie se calculeaz din:1/Cechivalent= 1/C1+ 1/C2+ 1/C3.Dac n circuitul cu condensatori dinfigura 1am considera C1= 1 nF (nano farad), C2= 5nF i C3= 9 nF, rezult c circuitul respectiv ar avea o capacitate echivalent serie de:1/Cechivalent= 1/C1+ 1/C2+ 1/C3= 1/1nF + 1/5nF + 1/9nF = 1nF + 0,2nF + 0,11nF = 1,31nF. De aici rezult c Cechivalent= 1/1,31nF = 0,763 nF.La legarea n serie, capacitatea echivalent este ntotdeauna mai micdect oricare din capacitile din respectivul circuit serie.Legarea n paralelAa cum se poate vedea i nfigura 2, legarea n paralel presupune c o parte din electroni trec printr-o component, o alt parte trece prin alt component i aa mai departe.

Figura 2.Legarea n paralel a rezistenelor, bobinelor i condensatorilor electriciLegarea n paralel a rezistenelor(primul circuit dinfigura 2), produce orezisten echivalent paralelcare este mereu mai mic dect oricare din rezistenele din respectivul circuit paralel. Se calculeaz din urmtoarea relaie:1/Rechivalent= 1/R1+ 1/R2+ + 1/Rnunde: R1este prima rezisten din circuit iar Rnultima.Dac n circuitul cu rezistene dinfigura 2am considera R1= 1Kohm, R2= 2Kohmi i R3= 10Kohmi, rezult c circuitul respectiv ar avea o rezisten echivalent paralel de:1/Rechivalent=1/ R1+ 1/R2+ 1/R3= 1/1Kohm + 1/2Kohmi + 1/10Kohmi = 1Kohm + 0,5Kohmi + 0,1Kohmi = 1,6Kohmi.De aici rezult c Rechivalent= 1/1,6Kohmi = 0,625 Kohmi = 625 ohmi. Se observ c mereu rezistenele legate n paralel produc o rezisten echivalent paralel mai mic dect oricare din celelalte rezistene din circuit.Legarea n paralel a bobinelor(al doilea circuit dinfigura 2), produce oinductan echivalent paralelcare este mereu mai mic dect oricare din inductanele din respectivul circuit paralel.Se calculeaz din urmtoarea relaie:1/Lechivalent= 1/L1+ 1/L2+ + 1/Lnunde: L1este prima bobin din circuit iar Lnultima.Dac n circuitul cu bobine de mai sus am considera L1= 2mH, L2= 6mH i L3= 8mH, rezult c circuitul respectiv ar avea o inductan echivalent paralel de:1/Lechivalent=1/ L1+ 1/L2+ 1/L3= 1/2mH + 1/4mH + 1/8mH = 0,5mH + 0,25mH + 0,125mH = 0,875mH. De aici rezult c Lechivalent= 1/0,875mH = 1,143mH.Legarea n paralel a condensatorilor(al treilea circuit dinfigura 2), produce ocapacitate echivalent paralelcare este mereu mai mare dect oricare din capacitile din respectivul circuit paralel. Capacitatea echivalent paralel se obine nsumnd valorile capacitilor legate n paralel.Dac n circuitul cu condensatori de mai sus am considera C1= 2nF, C2= 6nF i C3= 10nF, rezult c circuitul respectiv ar avea ocapacitate echivalent paralelde:Cechivalent= C1+ C2+ C3= 2nF + 6nF + 10nF = 18nF.Legarea n serie-paralelDup cum se vede i nfigura 3, legarea n serie i legarea n paralel se pot combina pentru a realiza circuite mai complexe. Prima ntrebare care s-ar pune ar fi: cum aflu rezistena, inductana sau capacitatea echivalent a unui circuit serie-paralel ? Raspunsul const n a lua fiecare bucic de circuit n parte, a-i calcula valoarea echivalent i apoi a o combina cu celelalte valori echivalente.S lum exemplul primului circuit dinfigura 3(pentru celelalte dou circuite treaba st exact la fel). Se observ c rezistenele R1iR2reprezinto legare n serie, iar R3, R4i R5reprezint o legare n paralel. Prima dat calculmrezistena echivalent paralel, pe care s zicem c o notm cu Re. Apoi, observm c R1, R2i Reformeaz mpreun un circuit serie. Aadar, utiliznd formulele de la legarea n serie i legarea n paralel, descompunnd un circuit mai complex n circuite serie i paralel elementare, obii uor valoarea echivalent a circuitului respectiv.n practic foarte rar se ntlnesc circuite serie-paralel formate dintr-un singur tip de componente, ns principiul descompunerii rmne valabil. De exemplu, dac n locul lui R3, R4i R5ar fi nite condensatori C3, C4i C5, ai putea calcula capacitatea echivalent paralel a grupului C3, C4i C5(s-i zicem Cp) i rezistena echivalent serie a grupului R1, R2(s-i zicem Rs). n final vei putea spune c circuitul respectiv este compus dintr-o rezisten Rsnseriat cu un condensator Cp.

Figura 3. Legarea n serie paralel a rezistenelor, bobinelor i condensatorilorLa ce folosete legarea n serie a rezistenelor, bobinelor i condensatorilor ? Lund cazul rezistenelor sau al bobinelor, observm c ne permite s folosim mai multe rezistene sau bobine de valoare mai mic pentru a construi una de valoare mai mare. n cazul condensatorilor este exact invers: legarea n seriea mai multor condensatoare conduce la obinerea unei capaciti echivalente mai mici. ns principala importan este dat de faptul c n punctul de legtur a dou rezistene, bobine sau condensatori legai n serie, tensiunea electric msurat ntre acel punct i oricare dintre bornele generatorului este mai mic dect cea dat de generator. Aceast proprietate st la baza funcionrii atenuatoarelor (reductoarelor) de semnal.Legarea n paralel permite obinerea unor rezistene de valoare mic. Te-ai putea ntreba dar cum, nu se pot gsi rezistene exact de valoarea de care am nevoie ? Poi gsi, ns de exemplu n situaiile n care ai nevoie de o rezisten care s disipe cteva zeci de W, greu gseti una de cumprat. Aa c n cazul acesta, poi lua mai multe rezistene de putere mai mic i valori mai mari ale rezistenei, calculezi cte i trebuie s pui n paralel ca s ajungi la rezistena echivalent de care ai nevoie i te-ai scos.n ceea ce privete condensatoarele, legarea n paralel permite creterea capacitii echivalente. De exemplu, o problem frecvent ntlnit la condensatoarele mai ieftine este aceea c nu suporta cureni de ncrcare/descrcare foarte mari. Dac acetia sunt folosii la ncrcri i descrcri dese (cum ar fi n cazul unui stroboscop dintr-un club) riti s i nclzeti pn explodeaz. Pentru a evita problema asta poi folosi un condensator care suport un curent de ncrcare/descrcare mai mare dar care este mai scump sau poi folosi o variant mai ieftin, la fel de bun dar probabil puin mai voluminoas s legi n paralel mai muli condensatori obinuii.n final, te rog s te gndeti atent la lucrurile despre descompunerea circuitelor de care vorbeam mai sus. Dac reueti repede s le nelegi, chiar dac nu-i dai nc seama, ai fcut un mare pas spre a ajunge s nelegi uor orice schem electric.