מעגלים סדרתיים ומקבילים: הבדלים, נוסחאות ושימושים נפוצים

מעגלים טוריים ומקבילים הם שני הדרכים העיקריות שבהן חלקים חשמליים מחוברים. כל סוג משנה את אופן זרימת הזרם, איך מתח משותף, איך מעובדים התנגדות, ואיך המעגל מגיב לתקלה. הבנת ההבדלים האלה עוזרת להסביר בצורה ברורה את התנהגות המעגל. מאמר זה מספק מידע על הכללים, השימושים, המגבלות והטעויות הנפוצות שלהם. 

חיבורים בסיסיים למעגלים

מעגלים סדרתיים ומקבילים הם שני הדרכים העיקריות שבהן רכיבים מחוברים במערכות חשמל. במעגל סדרתי, רכיבים מחוברים במסלול רציף אחד. במעגל מקביל, רכיבים מחוברים בין אותן שתי נקודות, מה שיוצר יותר ממסלול אחד לזרימת זרם.

סוגי המעגלים הללו הם הבסיס למערכות חשמליות ואלקטרוניות רבות. הם משפיעים על תנועת הזרם, חלוקת המתח, שינוי ההתנגדות הכוללת ומה קורה אם חלק אחד מפסיק לעבוד.

זרימת זרם במעגל טור

למעגל טור יש רק מסלול אחד שבו זרם חשמלי יכול לעקוב אחריו. מכיוון שיש רק מסלול אחד, אותו זרם עובר דרך כל רכיב במעגל. מתח המקור מחולק בין הרכיבים המחוברים, כך שכל רכיב מקבל חלק מהמתח הכולל.

אם מסלול המעגל נשבר בנקודה כלשהי, כל המעגל מפסיק לפעול כי הזרם לא יכול להשלים לולאה.

מסלולי זרם במעגל מקביל

למעגל מקביל יש יותר ממסלול אחד לזרם לעקוב אחריו. כל ענף מחובר באותן שתי נקודות, כך שכל ענף מקבל את אותו מתח מהמקור. הזרם הכולל מהאספקה מחולק בין הענפים לפי ההתנגדות בכל מסלול.

אם ענף אחד נפתח או מפסיק לפעול, הענפים האחרים יכולים להמשיך לפעול.

הבדלים בין מעגלים טוריים ומקבילים

כללים להתנגדות, מתח וזרם

מעגלים סדרתיים ומקבילים פועלים לפי כללים שונים לזרם, מתח והתנגדות. כללים אלו מסייעים להסביר כיצד ערכים חשמליים משותפים וכיצד מחושבים ערכים כוללים.

חוקים במעגל סדרה

במעגל סדרתי, הזרם נשאר זהה בכל הרכיבים. המתח הכולל הוא סכום נפילות המתח על פני כל רכיב, וההתנגדות הכוללת היא סכום כל ההתנגדויות של הרכיבים.

• הזרם זהה בכל הרכיבים

• מתח כולל הוא סכום כל נפילות המתח

• התנגדות כוללת היא סכום כל ההתנגדויות

נוסחת התנגדות בסדרה:

Rt = R1 + R2 + R3 + ...

כללים במעגל מקביל

במעגל מקביל, המתח זהה בכל ענף. הזרם הכולל הוא סכום הזרמים בכל הענפים, וההתנגדות הכוללת נמצאת באמצעות הנוסחה ההפוכה.

• המתח זהה בכל ענף

• הזרם הכולל הוא סכום כל זרמי הענף

• התנגדות כוללת נמצאת באמצעות הנוסחה ההפוכה

נוסחת התנגדות מקבילה:

1/Rt = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...

שימושים נפוצים במעגלים טוריים ומקבילים

מעגלים טוריים ומקבילים יכולים להיות מובנים טוב יותר על ידי בחינת המקום שבו כל סוג חיבור משמש בדרך כלל. מעגל טור מתרחש כאשר רכיבים מחוברים במסלול רציף יחיד, בעוד שמעגל מקבילי מתרחש כאשר הרכיבים מחוברים בענפים נפרדים.

פנס הוא דוגמה נפוצה למעגל טור כי חלקיו מחוברים בלולאה אחת. חוטי אור דקורטיביים ישנים השתמשו לעיתים קרובות בחיבורים בטור, כך שנורה אחת שנכשלה יכלה לעצור את כל החוט. חיווט ביתי הוא דוגמה נפוצה למעגל מקבילי כי אורות ומכשירים אחרים מחוברים בענפים נפרדים. רבים מהמעגלים הניידים והאלקטרוניים משתמשים גם בענפים מקבילים.

חוזקות ומגבלות של מעגלים טוריים ומקבילים

טעויות נפוצות במעגלים טוריים ומקבילים

סיכום

מעגלים סדרתיים ומקבילים פועלים אחרת כי המסלולים שלהם שונים. למעגל טור יש מסלול אחד, בעוד שמעגל מקביל יש ענפים נפרדים. זה משנה את אופן התנהגות הזרם, המתח וההתנגדות, וגם משפיע על מה שקורה כשחלק נכשל. על ידי בדיקת סוג המעגל תחילה ואז יישום הכללים הנכונים, ניתן להבין את תוצאות המעגל בצורה מדויקת יותר, וניתן להפחית את השגיאות הנפוצות באופן כללי.

שאלות נפוצות [שאלות נפוצות]

מהו כוח במעגל?

הספק הוא הקצב שבו המעגל משתמש באנרגיה חשמלית.

מה קורה כשמוסיפים יותר רכיבים בטור?

ההתנגדות הכוללת עולה, ולכן הזרם יורד.

מה קורה כאשר מתווספים יותר ענפים במקביל?

ההתנגדות הכוללת יורדת, ולכן הזרם הכולל עולה.

מהו מעגל מעורב?

מעגל מעורב כולל גם חלקים סדרתיים וגם חלקים מקבילים.

כיצד נמדד זרם?

הזרם נמדד בטור עם מסלול המעגל.

איך מודדים מתח?

המתח נמדד על פני רכיב או ענף.