Физика последовательное и параллельное соединение: Последовательное и параллельное соединение проводников — урок. Физика, 8 класс.

Содержание

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников

Подробности
Просмотров: 345

«Физика — 10 класс»

Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от напряжения на нём?

Как выглядит зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления?

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности.

К наиболее простым и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

Последовательное соединение проводников.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочерёдно друг за другом. На рисунке (15.5, а) показано последовательное соединение двух проводников 1 и 2, имеющих сопротивления R1 и R2. Это могут быть две лампы, две обмотки электродвигателя и др.

Сила тока в обоих проводниках одинакова, т. е.

I1 = I2 = I.         (15.5)

В проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках:

U = U1 + U2.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков с сопротивлениями проводников R1 и R2, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно:

R = R1 + R2.         (15.6)

Это правило можно применить для любого числа последовательно соединённых проводников.

Напряжения на проводниках и их сопротивления при последовательном соединении связаны соотношением

Параллельное соединение проводников.

На рисунке (15.5, б) показано параллельное соединение двух проводников 1 и 2 сопротивлениями R1 и R2. В этом случае электрический ток I разветвляется на две части. Силу тока в первом и втором проводниках обозначим через I1 и I2.

Так как в точке а — разветвлении проводников (такую точку называют узлом) — электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий в единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время. Следовательно,

I = I1 + I2.         (15.8)

Напряжение U на концах проводников, соединённых параллельно, одинаково, так как они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

В осветительной сети обычно поддерживается напряжение 220 В. На это напряжение рассчитаны приборы, потребляющие электрическую энергию. Поэтому параллельное соединение — самый распространённый способ соединения различных потребителей. В этом случае выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь. Применяя закон Ома для всего участка в целом и для участков проводников сопротивлениями R1 и R2, можно доказать, что величина, обратная полному сопротивлению участка ab, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников:

Отсюда следует, что для двух проводников

Напряжения на параллельно соединённых проводниках равны: I1R1 = I2R2. Следовательно,

Обратим внимание на то, что если в какой-то из участков цепи, по которой идёт постоянный ток, параллельно к одному из резисторов подключить конденсатор, то ток через конденсатор не будет идти, цепь на участке с конденсатором будет разомкнута. Однако между обкладками конденсатора будет напряжение, равное напряжению на резисторе, и на обкладках накопится заряд q = CU.

Рассмотрим цепочку сопротивлений R — 2R, называемую матрицей (рис. 15.6).

На последнем (правом) звене матрицы напряжение делится пополам из-за равенства сопротивлений, на предыдущем звене напряжение тоже делится пополам, поскольку оно распределяется между резистором сопротивлением R и двумя параллельными резисторами сопротивлениями 2R и т. д. Эта идея — деления напряжения — лежит в основе преобразования двоичного кода в постоянное напряжение, что необходимо для работы компьютеров.

Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский

Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика


Электрический ток. Сила тока —
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление —
Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников —
Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» —
Работа и мощность постоянного тока —
Электродвижущая сила —
Закон Ома для полной цепи —
Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

I1 = I2 = I.

Рисунок 1.9.1.

Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U1 и U2 на проводниках равны

U1 = IR1,   U2 = IR2.

Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U1 и U2:

U = U1 + U2 = I(R1 + R2) = IR,

где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.

При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U1 и U2 на обоих проводниках одинаковы:

Сумма токов I1 + I2, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи:

Этот результат следует из того, что в точках разветвления токов (узлы A и B) в цепи постоянного тока не могут накапливаться заряды. Например, к узлу A за время Δt подтекает заряд IΔt, а утекает от узла за то же время заряд I1Δt + I2Δt. Следовательно, I = I1 + I2.

Рисунок 1.9.2.

Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 1.9.3 приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Рисунок 1.9.3.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 1.9.4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Рисунок 1.9.4.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Цепи, подобные изображенной на рис. 1.9.4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

Последовательное и параллельное соединение

В данной статье речь пойдет о последовательном и параллельном соединении проводников. На примерах будут рассмотрены данные соединения и как при таких соединениях будут изменяться такие величины как:

  • ток;
  • напряжение;
  • сопротивление.

В таблице 1.8 [Л2, с.24] приведены схемы и формулы по определению сопротивлений, токов и напряжений при параллельном и последовательном соединении.

Последовательное соединение

Последовательным соединением называются те участки цепи, по которым всегда проходят одинаковые токи.

При последовательном соединении:

  • сила тока во всех проводниках одинакова;
  • напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках;
  • сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Пример 1

Последовательно подключены две лампы накаливания одинаковой мощности Рл1=Рл2=100 Вт к сети с напряжением Uн=220В. Сопротивление нити в лампах составляет Rл1=Rл2=122 Ом. Номинальное напряжение для ламп равно 220 B. На рис.1 показано последовательное включение ламп.

Решение

Составляем схему замещения, выражая каждую из входящих элементов цепи (в данном случае лампы накаливания) в виде сопротивлений.

1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:

Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/122+122 = 0,9 A

2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания, так как мощность ламп у нас одинаковая, то и напряжение для каждой из ламп будет одинаково:

Uл1=Uл2 = Iн*R = 0,9*122 = 110 B

Как мы видим напряжение источника (в данном примере 220 В) разделиться поровну, между обоими последовательно включенными лампами. При этом лампы будут ели светит, их накал будет неполным.

Для того чтобы лампы горели с полным накалом, нужно увеличить напряжение источника с 220В до 440В, при этом на каждой из ламп установиться номинальное (рабочее) напряжение равное 220В.

Пример 2

Последовательно подключены две лампы накаливания мощность Рл1 = 100 Вт и Рл2 = 75 Вт к сети с напряжением Uн=220В. Сопротивление нити в лампах составляют Rл1= 122 Ом для стоваттной лампы и Rл2= 153 Ом для семидесяти пяти ватной лампы.

Решение

1. Определяем ток протекающей по участкам цепи:

Iн = Uн/Rл1+ Rл2 = 220/100+75 = 0,8 A

2. Определяем напряжение на каждой из ламп накаливания:

Uл1= Iн*Rл1 = 0,8*122 = 98 B
Uл2= Iн*Rл2 = 0,8*153 = 122 B

Исходя из результатов расчетов, более мощная лампа 100 Вт получает при этом меньшее напряжение. Но ток в двух последовательно включенных даже разных лампах остается одинаковым. Например, если одна из ламп перегорит (порвется ее нить накаливания), погаснут обе лампы.

Данное соединение лампочек, например, используется в трамвайном вагоне для освещения салона.

Параллельное соединение

Параллельное соединение – это соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

Точки цепи, к которым сходится несколько проводов, называют узлами. Участки цепи, соединяющие между собой узлы, называют ветвями.

При параллельном соединении:

  • напряжение на всех проводниках одинаково;
  • сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках;
  • величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Пример 3

Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.5), если известно:

  • Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
  • Сопротивление нити в лампах HL1 и HL2 составляют Rл1 = Rл2 = 122 Ом.
  • Сопротивление нити в лампе HL3 составляют Rл3 = 153 Ом.

Решение

Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.5.

1. Определяем проводимость всей цепи [Л1, с.47] и согласно таблицы 1.8:

2. Определяем сопротивление всей цепи [Л1, с.47]:

3. Определяем силу тока цепи по закону Ома:

4. Определяем токи для каждой цепи [Л1, с.47]:

5. Выполним проверку, согласно которой, сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках:

Iл1+ Iл2+ Iл3=Iобщ.=1,8+1,8+1,44=5,04=5,04 (условие выполняется)

Смешанное соединение

Смешанным соединением – называется последовательно-параллельное соединение сопротивлений или участков цепи.

Пример 4

Определить токи и напряжения всех участков цепи (рис.7), если известно:

  • Номинальное напряжение сети Uн = 220В;
  • Сопротивление нити в лампах HL1, HL2, HL3 составляют Rл1 = Rл2 = Rл3 = 122 Ом.
  • Сопротивление нити в лампе HL4 составляют Rл4 = 153 Ом.
  • Результаты расчетов для участка цепи ВС (параллельное соединение проводников) применим из примера 3:
    Сопротивление цепи ВС составляет Rвс = 43,668 Ом.

Решение

Составляем схему замещения для схемы, представленной на рис.7.

1. Определяем сопротивление всей цепи:

Rобщ = Rав+Rвс = Rл1+Rвс = 122+43,688 = 165,688 Ом

2. Определяем силу тока цепи, согласно закона Ома:

3. Определяем напряжение на первом сопротивлении:

Uав=Uл1= Iобщ*Rл1 = 1,33*122 = 162 B

4. Определяем напряжение на участке ВС:

Uвс= Iобщ*Rвс = 1,33*43,688 = 58,1 B

5. Определяем токи для каждой цепи участка ВС:

6. Выполним проверку для участка цепи ВС:

Iл2+ Iл3+ Iл4= Iобщ.=0,48+0,48+0,38=1,33=1,33 (условие выполняется)

Литература:

  1. Общая электротехника с основами электроники, В.С. Попов, 1972 г.
  2. Справочная книга электрика. В.И. Григорьева. 2004 г.

Параллельное и последовательное соединение. Последовательное и параллельное соединения проводников

В физике изучается тема про параллельное и последовательное соединение, причем это могут быть не только проводники, но и конденсаторы. Здесь важно не запутаться в том, как выглядит каждое из них на схеме. А уже потом применять конкретные формулы. Их, кстати, нужно помнить наизусть.

параллельное и последовательное соединение

Как различить эти два соединения?

Внимательно посмотрите на схему. Если провода представить как дорогу, то машины на ней будут играть роль резисторов. На прямой дороге без каких-либо разветвлений машины едут одна за другой, в цепочку. Так же выглядит и последовательное соединение проводников. Дорога в этом случае может иметь неограниченное количество поворотов, но ни одного перекрестка. Как бы ни виляла дорога (провода), машины (резисторы) всегда будут расположены друг за другом, по одной цепочке.

Совсем другое дело, если рассматривается параллельное соединение. Тогда резисторы можно сравнить со спортсменами на старте. Они стоят каждый на своей дорожке, но направление движения у них одинаковое, и финиш в одном месте. Так же и резисторы — у каждого из них свой провод, но все они соединены в некоторой точке.

соединение проводников последовательно

Формулы для силы тока

О ней всегда идет речь в теме «Электричество». Параллельное и последовательное соединение по-разному влияют на величину силы тока в резисторах. Для них выведены формулы, которые можно запомнить. Но достаточно просто запомнить смысл, который в них вкладывается.

Так, ток при последовательном соединении проводников всегда одинаков. То есть в каждом из них значение силы тока не отличается. Провести аналогию можно, если сравнить провод с трубой. В ней вода течет всегда одинаково. И все препятствия на ее пути будут сметаться с одной и той же силой. Так же с силой тока. Поэтому формула общей силы тока в цепи с последовательным соединением резисторов выглядит так:

I общ = I 1 = I 2

Здесь буквой I обозначена сила тока. Это общепринятое обозначение, поэтому его нужно запомнить.

Ток при параллельном соединении уже не будет постоянной величиной. При той же аналогии с трубой получается, что вода разделится на два потока, если у основной трубы будет ответвление. То же явление наблюдается с током, когда на его пути появляется разветвление проводов. Формула общей силы тока при параллельном соединении проводников:

I общ = I 1 + I 2

Если разветвление составлено из проводов, которых больше двух, то в приведенной формуле на такое же количество станет больше слагаемых.

параллельное соединение

Формулы для напряжения

Когда рассматривается схема, в которой выполнено соединение проводников последовательно, то напряжение на всем участке определяется суммой этих величин на каждом конкретном резисторе. Сравнить эту ситуацию можно с тарелками. Удержать одну из них легко получится одному человеку, вторую рядом он тоже сможет взять, но уже с трудом. Держать в руках три тарелки рядом друг с другом одному человеку уже не удастся, потребуется помощь второго. И так далее. Усилия людей складываются.

Формула для общего напряжения участка цепи с последовательным соединением проводников выглядит так:

U общ = U 1 + U 2, где U — обозначение, принятое для электрического напряжения.

Другая ситуация складывается, если рассматривается параллельное соединение резисторов. Когда тарелки ставятся друг на друга, их по-прежнему может удержать один человек. Поэтому складывать ничего не приходится. Такая же аналогия наблюдается при параллельном соединении проводников. Напряжение на каждом из них одинаковое и равно тому, которое на всех них сразу. Формула общего напряжения такая:

U общ = U 1 = U 2

последовательное соединение формулы

Формулы для электрического сопротивления

Их уже можно не запоминать, а знать формулу закона Ома и из нее выводить нужную. Из указанного закона следует, что напряжение равно произведению силы тока и сопротивления. То есть U = I * R, где R — сопротивление.

Тогда формула, с которой нужно будет работать, зависит от того, как выполнено соединение проводников:

  • последовательно, значит, нужно равенство для напряжения — Iобщ * Rобщ = I1 * R1 + I2 * R2;
  • параллельно необходимо пользоваться формулой для силы тока — Uобщ / Rобщ = U1 / R1 + U2 / R2 .

Далее следуют простые преобразования, которые основываются на том, что в первом равенстве все силы тока имеют одинаковое значение, а во втором — напряжения равны. Значит, их можно сократить. То есть получаются такие выражения:

  1. R общ = R 1 + R 2 (для последовательного соединения проводников).
  2. 1 / R общ = 1 / R 1 + 1 / R 2 (при параллельном соединении).

При увеличении числа резисторов, которые включены в сеть, изменяется количество слагаемых в этих выражениях.

Стоит отметить, что параллельное и последовательное соединение проводников по-разному влияют на общее сопротивление. Первое из них уменьшает сопротивление участка цепи. Причем оно оказывается меньше самого маленького из использованных резисторов. При последовательном соединении все логично: значения складываются, поэтому общее число всегда будет самым большим.

ток при последовательном соединении

Работа тока

Предыдущие три величины составляют законы параллельного соединения и последовательного расположения проводников в цепи. Поэтому их знать нужно обязательно. Про работу и мощность необходимо просто запомнить базовую формулу. Она записывается так: А = I * U * t, где А — работа тока, t — время его прохождения по проводнику.

Для того чтобы определить общую работу при последовательном соединении нужно заменить в исходном выражении напряжение. Получится равенство: А = I * (U 1 + U 2) * t, раскрыв скобки в котором получится, что работа на всем участке равна их сумме на каждом конкретном потребителе тока.

Аналогично идет рассуждение, если рассматривается схема параллельного соединения. Только заменять полагается силу тока. Но результат будет тот же: А = А 1 + А 2.

Мощность тока

При выведении формулы для мощности (обозначение «Р») участка цепи опять нужно пользоваться одной формулой: Р = U * I. После подобных рассуждений получается, что параллельное и последовательное соединение описываются такой формулой для мощности: Р = Р 1 + Р 2.

То есть, как бы ни были составлены схемы, общая мощность будет складываться из тех, которые задействованы в работе. Именно этим объясняется тот факт, что нельзя включать в сеть квартиры одновременно много мощных приборов. Она просто не выдержит такой нагрузки.

Как влияет соединение проводников на ремонт новогодней гирлянды?

Сразу же после того, как перегорит одна из лампочек, станет ясно, как они были соединены. При последовательном соединении не будет светиться ни одна из них. Это объясняется тем, что пришедшая в негодность лампа создает разрыв в цепи. Поэтому нужно проверить все, чтобы определить, какая перегорела, заменить ее — и гирлянда станет работать.

Если в ней используется параллельное соединение, то она не перестает работать при неисправности одной из лампочек. Ведь цепь не будет полностью разорвана, а только одна параллельная часть. Чтобы отремонтировать такую гирлянду, не нужно проверять все элементы цепи, а только те, которые не светятся.

соединение конденсаторов параллельно

Что происходит с цепью, если в нее включены не резисторы, а конденсаторы?

При их последовательном соединении наблюдается такая ситуация: заряды от плюсов источника питания поступают только на внешние обкладки крайних конденсаторов. Те, что находятся между ними, просто передают этот заряд по цепочке. Этим объясняется то, что на всех обкладках появляются одинаковые заряды, но имеющие разные знаки. Поэтому электрический заряд каждого конденсатора, соединенного последовательно, можно записать такой формулой:

q общ = q 1 = q 2.

Для того чтобы определить напряжение на каждом конденсаторе, потребуется знание формулы: U = q / С. В ней С — емкость конденсатора.

Общее напряжение подчиняется тому же закону, который справедлив для резисторов. Поэтому, заменив в формуле емкости напряжение на сумму, мы получим, что общую емкость приборов нужно вычислять по формуле:

С = q / (U 1 + U 2).

Упростить эту формулу можно, перевернув дроби и заменив отношение напряжения к заряду емкостью. Получается такое равенство: 1 / С = 1 / С 1 + 1 / С 2.

Несколько по-другому выглядит ситуация, когда соединение конденсаторов — параллельное. Тогда общий заряд определяется суммой всех зарядов, которые накапливаются на обкладках всех приборов. А значение напряжения по-прежнему определяется по общим законам. Поэтому формула для общей емкости параллельно соединенных конденсаторов выглядит так:

С = (q 1 + q 2 ) / U.

То есть эта величина считается, как сумма каждого из использованных в соединении приборов:

С = С 1 + С 2.

Как определить общее сопротивление произвольного соединения проводников?

То есть такого, в котором последовательные участки сменяют параллельные, и наоборот. Для них по-прежнему справедливы все описанные законы. Только применять их нужно поэтапно.

Сперва полагается мысленно развернуть схему. Если представить ее сложно, то нужно нарисовать то, что получается. Объяснение станет понятнее, если рассмотреть его на конкретном примере (см. рисунок).

схема параллельного соединения

Ее удобно начать рисовать с точек Б и В. Их необходимо поставить на некотором удалении друг от друга и от краев листа. Слева к точке Б подходит один провод, а вправо направлены уже два. Точка В, напротив, слева имеет два ответвления, а после нее расположен один провод.

Теперь необходимо заполнить пространство между этими точками. По верхнему проводу нужно расположить три резистора с коэффициентами 2, 3 и 4, а снизу пойдет тот, у которого индекс равен 5. Первые три соединены последовательно. С пятым резистором они параллельны.

Оставшиеся два резистора (первый и шестой) включены последовательно с рассмотренным участком БВ. Поэтому рисунок можно просто дополнить двумя прямоугольниками по обе стороны от выбранных точек. Осталось применить формулы для расчета сопротивления:

  • сначала ту, которая приведена для последовательного соединения;
  • потом для параллельного;
  • и снова для последовательного.

Подобным образом можно развернуть любую, даже очень сложную схему.

Задача на последовательное соединение проводников

Условие. В цепи друг за другом подсоединены две лампы и резистор. Общее напряжение равно 110 В, а сила тока 12 А. Чему равно сопротивление резистора, если каждая лампа рассчитана на напряжение в 40 В?

Решение. Поскольку рассматривается последовательное соединение, формулы его законов известны. Нужно только правильно их применить. Начать с того, чтобы выяснить значение напряжения, которое приходится на резистор. Для этого из общего нужно вычесть два раза напряжение одной лампы. Получается 30 В.

Теперь, когда известны две величины, U и I (вторая из них дана в условии, так как общий ток равен току в каждом последовательном потребителе), можно сосчитать сопротивление резистора по закону Ома. Оно оказывается равным 2,5 Ом.

Ответ. Сопротивление резистора равно 2,5 Ом.

Условие. Имеются три конденсатора с емкостями 20, 25 и 30 мкФ. Определите их общую емкость при последовательном и параллельном соединении.

Решение. Проще начать с параллельного подключения. В этой ситуации все три значения нужно просто сложить. Таким образом, общая емкость оказывается равной 75 мкФ.

Несколько сложнее расчеты будут при последовательном соединении этих конденсаторов. Ведь сначала нужно найти отношения единицы к каждой из этих емкостей, а потом сложить их друг с другом. Получается, что единица, деленная на общую емкость, равна 37/300. Тогда искомая величина получается приблизительно 8 мкФ.

Ответ. Общая емкость при последовательном соединении 8 мкФ, при параллельном — 75 мкФ.

Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников

Изучая тему «Электрический ток», мы встречались с целым рядом физических величин: 

— Сила тока; единица измерения — 1А; прибор для определения силы тока – амперметр, он  характеризует электрический ток. 

— Напряжение; единица измерения — 1В; прибор для определения – вольтметр, он характеризует электрическое поле. 

— Сопротивление; единица измерения – 1Ом; прибор для определения  сопротивления — омметр, он  характеризует проводник.

Мы изучаем электрический ток, величины, которые характеризуют его действия. Но порой незнание, пренебрежение законами физики, к действиям электрического тока, ведет к трагедиям. Кто-то оставил без присмотра  включенные электроприборы, кого –то убило током, об этом часто сообщают СМИ.

От чего может резко увеличиться сила тока? Почему загорается электропроводка? 

Рассмотрим условное обозначение на схемах электрических приборов.

От источника тока энергия может быть передана по проводам и устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприемнику и др. Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Электрическая цепь состоит из источника энергии, устройств, потребляющих электрическую энергию, соединительных проводов и выключателей для замыкания цепи. Часто в электрическую цепь включают приборы, контролирующие силу тока и напряжение на различных участках цепи, — амперметры и вольтметры. К наиболее простым  и часто встречающимся соединениям проводников относятся последовательное и параллельное соединения.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включаются в цепь поочередно друг за другом. 

Сила тока во всех проводниках одинакова, так как в проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается и через любое поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд. 

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на каждом из проводников.

Применяя закон Ома для всего участка в целом и для составляющих участков цепи, можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений каждого из участков.

При параллельном соединении проводников электрический ток разветвляется на части. Точку разветвления проводников называют узлом. В узле электрический заряд не накапливается, следовательно, сила тока всей цепи равна сумме токов проходящих по каждому из ветвей цепи.

Напряжение на концах проводников, соединенных параллельно одно и то же.

Величина, обратная полному сопротивлению участка, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Решим задачи.

Вольтметр №1 показывает 12 Вольт. Каковы показания амперметра и вольтметра №2?

Запишем данные: сопротивление резистора №1 равно 6 Ом, резистора №2 – 2 Ом. На первый резистор подают напряжение в 12 вольт. Нужно определить силу тока во всей цепи и напряжение, поданное на второй резистор.

Ток во всей цепи равен току, проходящему через первый резистор, который можно определить по закону Ома как отношение напряжения на сопротивление первого резистора. Он равен двум амперам.

Теперь найдем напряжение на втором резисторе, умножив силу тока на сопротивление этого резистора. Получим 4 вольт.

Амперметр А показывает силу тока равную 1,6 (одной целой шести десятым) ампер при напряжении 120 вольт. Сопротивление резистора №1 равно  100 Ом. Определите сопротивление резистора №2 и показания амперметров А1 и А2.

По законам параллельного соединения напряжение на обоих резисторах будет по 120 вольт.

Ток в первом потребителе найдем по закону Ома, он равен 1,2 ампер.

Значит, во втором потребителе проходит ток в 0,4 ампер.

Снова воспользуемся законом Ома и определим, что второй резистор имеет сопротивление 300 Ом.

На рисунке изображена схема смешанного соединения проводников, сопротивления которых следующие: R1=3 Ом, R2=4 Ом, R3=5 Ом, R4=10 Ом, R5=5 Ом. Определить общее сопротивление на участке цепи.

Резисторы 1 и 2 соединены последовательно, поэтому применяем закон последовательного соединения для определения общего сопротивления на участке1-2.

Резисторы 3, 4, 5 соединены параллельно, поэтому применяем закон параллельного соединения для определения общего сопротивления на участке 3-5.

Участки1 -2 и 3- 5 соединены последовательно, опять применяем закон последовательного соединения для определения общего сопротивления всей цепи.

Различные проводники в цепи соединяются друг с другом последовательно и параллельно. В первом случае сила тока одинакова во всех проводниках, во втором случае одинаковы напряжения на проводниках. Чаще всего к осветительной сети различные потребители тока подключаются параллельно.

Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп елочной гирлянды, то погаснут и все другие. Указанный недостаток может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться. Как это сделать? Например, использовать предохранитель. 

Шунт — сопротивление, подключаемое параллельно к амперметру (гальванометру), для расширения его шкалы при измерении силы тока. 

Если амперметр рассчитан на силу тока I0  (и нулевое), а с помощью него необходимо измерить силу тока, превышающую в n раз допустимое значение, то сопротивление, подключаемого шунта должно удовлетворять следующему условию.    

добавочное сопротивление — сопротивление, подключаемое последовательно с вольтметром (гальванометром), для расширения его шкалы при измерении напряжения. 

Если вольтметр рассчитан на напряжение U0 , а с помощью него необходимо измерить напряжение, превышающее в n раз допустимое значение, то добавочное сопротивление должно удовлетворять следующему условию. 

Решим задачу. На фотографии – электрическая цепь. Показания включенного в цепь амперметра даны в амперах. Какое напряжение покажет идеальный вольтметр, если его подключить параллельно резистору 3 Ом? 

Так как соединение в цепи – параллельное, то по третьему резистору будет проходить сила тока равная 0,8 ампер.

По закону Ома напряжение вычислим, умножив значения сопротивления и силы тока. Напряжение на третьем резисторе равно 2,4 вольт.

Действие электрического тока на живые организмы было открыто итальянским ученым  Луиджи  ГальвАни.  Ноябрьским днем 1770 г. он был поражен странным явлением: находившиеся на столе обезглавленные лягушки, над которыми профессор производил опыты, вздрагивали. Их лапки судорожно сокращались всякий раз, когда из стоявшей в кабинете электростатической машины извлекали яркие искры. Особенно сильными были содрогания лапок, когда к ним были присоединены проволоки, свисавшие до земли. Гальвани провел несколько опытов: в одном из них прикрепил к нерву лапки свежепрепарированной лягушки медный крючок, после чего подвесил лапку к железной решетке, окружавшей висячий садик его дома. Однако никакого действия атмосферы не последовало. И лишь тогда, когда под порывами ветра лапка случайно коснулась решетки забора, ее мускулы резко согнулись. В другом опыте он один проводник, соединенный с крышей дома, подключал к нервам задних конечностей лягушки, другой присоединенный к мускулам соединял с колодцем, т.е. опускал в воду.

     «Дело пошло совершенно по нашему желанию, как и в случае искусственного электричества,- писал  Гальвани,- именно сколько раз вспыхивала молния,  столько раз все мышцы в тот же момент впадали в сильнейшие и многократные сокращения, и как это обыкновенно происходит при вспышке молнии и мышечные движения, и сокращения этих животных предшествовали ударам грома и как бы возвещали о них». Гальвани решил, что в мускулах лягушки заключается «животное» электричество, поэтому при соединении проводниками (медные крючки и железная решетка  балкона) нерва с мускулами происходит разряд. 

Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический  ток может вызвать повреждение жизненно важных  органов, а иногда и смерть человека.

Тяжесть поражения током зависит от силы тока, прошедшего через человека, характера тока  (является ли он постоянным или переменным, т.е. изменяющимся по величине и направлению), продолжительности его действия, а также от того, по какому пути внутри человека он шел.

Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека. Сопротивление человеческого тела не имеет постоянного значения. Оно зависит от состояния человека, его кожи, наличия на ее поверхности пота, содержание алкоголя в крови и т. д. Сухая, огрубевшая кожа имеет высокое сопротивление, а тонкая, нежная и влажная — низкое. Наиболее чувствительными к току являются такие участки тела, как кожа лица, шеи и тыльной стороны ладоней. Их сопротивление существенно меньше, чем у остальных частей тела. Но самым уязвимыми у человека являются так называемые  акупунктурные  точки на шее и мочках ушей: при ударе током в эти точки смертельным может оказаться даже напряжение 10-15 В.  

Наше здоровье, наша жизнь, жизнь и здоровье близких в наших руках — электробезопасности первоочередное внимание.

 

Урок по физике » Последовательное и параллельное соединение»

Урок по физике 8 класс

по теме: «Параллельное и последовательное соединение проводников»

Цели ЗУН:

 – сформулировать законы параллельного и последовательного соединения проводников, выработать навыки решения задач на расчет параметров участка цепи с параллельным и последовательным соединением проводников.

 –создать условия для развития творческих навыков, навыков общения и совместной деятельности .

 – способствовать привитию умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу.

Метапредметные УУД :

-познавательные: умение учащегося пользоваться законом Ома, рассчитывать цепи с последовательным и параллельным соединениями;

-ругулятивные: умение планировать полученные знания при решении задач;

-коммуникативные: умение взаимодействовать полученными знаниями;

-личностные : умение преодолевать трудности в любой ситуации.

Тип урока: комбинированный

Методы: проблемный

План урока.

1.Орг этап.

2.Мобилизация.

3.Целеполагание.

4.Осознание недостатков.

5.Коммуникация.

6. Итог.

7.Рефлексия.

Ход урока.

1.Орг.момент

Здравствуйте ребята! Желаю всем хорошего настроения, пусть сегодняшний урок принесет нам много открытий, интересных заданий, а этом нам помогут : смекалка, внимание и находчивость!!! Садитесь!

Электричество кругом,

Полон им завод и дом,
Везде заряды: там и тут, 
В любом атоме «живут».
А если вдруг они бегут,
То тут же токи создают.
Нам токи очень помогают, 
Жизнь кардинально облегчают!

Удивительно оно, НА благо нам обращено,
Всех проводов «величество»
Зовется: «Электричество»! 
(2 мин)

2.У вас на столах лежит лист – проводник по уроку и его карта. (заполните его).

  1. Задание на знание «Азбуки физики» отвечайте в тетради, цифрами (3 мин+1 проверка)

Проверочный тест на знание «азбуки» физики

Вариант 1

Условные обозначения

Единица измерения в СИ

Формула для вычисления

  1. Электрический заряд

1.

U

1.

с

1.

… = l/R

  1. Напряжение

2.

2.

Ом

2.

… = q/I

  1. Сила тока

3.

S

3.

м

3.

… = U/I

  1. Время

4.

R

4.

Оммм2

4.

… = RS/l

  1. Сопротивление

5.

l

5.

Кл

5.

… = U/R

  1. Длина

6.

t

6.

А

6.

… = RS/

  1. Площадь сечения

7.

I

7.

В

7.

… = It

  1. Удельное сопротивление

8.

q

8.

м2

8.

… = IR

Например:1-8-5-7.

Вариант 2

Условные обозначения

Единица измерения в СИ

Формула для вычисления

  1. Сопротивление

1.

I

1.

А

1.

… = It

  1. Время

2.

q

2.

м2

2.

… = U/R

  1. Площадь сечения

3.

l

3.

с

3.

… = U/I

  1. Длина

4.

U

4.

Оммм2

4.

… = IR

  1. Сила тока

5.

R

5.

Кл

5.

… = l/R

  1. Напряжение

6.

t

6.

Ом

6.

… = q/I

  1. Электрический заряд

7.

7.

м

7.

… = RS/

  1. Удельное сопротивление

8.

S

8.

В

8.

… = RS/l

Например:1-5-6-3

Вариант №1

1-8-5-7.

2-1-7-8

3-7-6-5

4-6-1-2

5-4-2-3

6-5-3-6

7-3-8-1

8-2-4-4

Ответы:

Вариант №2

1-5-6-3

2-6-3-6

3-8-2-5

4-3-7-7

5-1-1-2

6-4-8-4

7-2-5-1

8-7-4-8

3. Проявите свои универсальные умения которыми вы пользовались на уроках биологии и угадайте, что находится в черном ящике? .Внимание «Черный ящик». Учитель выносит .

Вопрос. Эти приборы предназначены для измерения электрического тока. Но параметры тока, которые измеряются ими разные. Что это?

-Амперметр и вольтметр . Амперметр прибор для измерения силы тока, и включается в цепь последовательно.

Вольтметр прибор для измерения напряжения и включается в цепь параллельно!

Учитель спрашивает у детей?

Тема нашего урока Последовательное и параллельное соединение.

hello_html_m2f0e4899.jpg

Последовательное соединение – соединение, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.

Учитель демонстрирует опыты с цепью с последовательно соединёнными лампочками.

Учащиеся делают выводы:

  • сила тока в цепи при последовательном соединении проводников в любых частях цепи одинакова: I = I1 = I2

  • общее напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом участке: U = U1 + U2

Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников?

С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: R = R1 + R2.

Обсуждается вопрос: Как найти сопротивление n последовательно соединённых одинаковых проводников? R = nR1

hello_html_m2f0e4899.jpg

Параллельное соединение – соединение, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке цепи, а их концы к другой.

Учитель демонстрирует опыты с цепью с параллельно соединёнными лампочками.

Учащиеся делают выводы:

  • cила тока в неразветвлённой цепи равна сумме токов в разветвлениях: I = I1 + I2

  • напряжение на каждом из параллельно соединённых проводников одинаково: U = U1 = U2

  • Обсуждается вопрос: Чему рано общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников?

  • С помощью закономерностей и закона Ома для участка цепи выводится формула для общего сопротивления проводников: hello_html_2b431ff6.pnghello_html_e82ed21.png.

А сейчас вы покажите свои знания которые приобрели ранее на практике. Заполните таблицу.

hello_html_m2cb137e3.png

Какие преимущества и недостатки соединений.

Пример последовательного соединения: гирлянда.

Пример параллельного соединения: потребители в жилых помещениях.

Преимущества и недостатки соединений:

Последовательное – защита цепей от перегрузок: при увеличении силы тока выходит из строя предохранитель, и цепь автоматически отключается. При выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные.

Параллельное – при выходе из строя одного из элементов соединения, остальные действуют. При включении элемента с меньшим возможным напряжением в цепь элемент перегорит.

Устная работа.

5. Закрепление знаний. Использую полученную таблицу, самостоятельно выполнить решение задач. Это позволяет глубже понять смысл полученных в ходе исследования результатов.

Решение задач.

  1. Общее сопротивление трех одинаковых последовательно соединенных ламп составляет 36 Ом. Чему равно сопротивление каждой лампы?( 12 Ом)

  2. Три проводника сопротивлением 12 Ом, 9 Ом и 3 Ом соединены последовательно. Напряжение на концах цепи 120 В. Найти силу тока в цепи.( 5 А)

  3. Проводники сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены параллельно и подключены к напряжению 2,4 В. Найдите общее сопротивление цепи и общую силу тока. (R= 1,2 Ом; I=2 А).

  4. Проводники сопротивлением 5 Ом и 15 Ом параллельно подключены к напряжению 7,5 В. Найти общую силу тока. (I= 2А)

Обменяйтесь тетрадями друг с другом.

Итог.У вас есть знания и умения, а теперь мы проверим чему вы научились:

1.Перед вами гирлянда, к какому соединению она относится?

2.Почему она не горит?

3. Лампочки в классе горят, к какому соединению они относятся?

4. К какому соединению относятся данные рисунки?

hello_html_5bded4eb.png

hello_html_53b92d70.png

5.Какое соединение имеет пищеварительная система?

Рефлексия . А сейчас вы оцените свою работу на уроке и урок в целом. У вас на столе лежат листочки , вы должны отметить то ,что считаете нужным и поставьте себе оценку.

— По словам русского поэта 19 века Якова Петровича Полонского,

Царство науки не знает предела

Всюду следы ее вечных побед,

Разума слово и дело,

Сила и свет.

— Эти слова по праву можно отнести к замечательной науке электродинамике, подарившей нам столько открытий, осветившей нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще непознанного вокруг! Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательной натуры! Так что впереди у нас с вами еще множество открытий.

Дети большое спасибо за активное участие в уроке . Все спасибо. Все молодцы

Домашнее задание

Изучить п. 38

Решить задачи

Задача № 1.  Два проводника сопротивлением 200 Ом и 300 Ом соединены параллельно. Определить полное сопротивление участка цепи.

№ 2.  Напряжение в сети 120 В. Сопротивление каждой из двух электрических ламп, включенных в эту сеть, равно 240 Ом. Определите силу тока в каждой лампе при последовательном и параллельном их включении.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ

где R – электрическое сопротивление всей цепи, получим 

При параллельном соединении проводников величина, обратная общему сопротивлению цепи, равна сумме величин, обратных сопротивлениям параллельно включенных проводников.

Этот результат справедлив для любого числа параллельно включенных проводников.

Формулы для последовательного и параллельного соединения проводников позволяют во многих случаях рассчитывать сопротивление сложной цепи, состоящей из многих резисторов. На рис. 3. приведен пример такой сложной цепи и указана последовательность вычислений.

Рисунок 3.

Расчет сопротивления сложной цепи. Сопротивления всех проводников указаны в омах (Ом)

Следует отметить, что далеко не все сложные цепи, состоящие из проводников с различными сопротивлениями, могут быть рассчитаны с помощью формул для последовательного и параллельного соединения. На рис. 4 приведен пример электрической цепи, которую нельзя рассчитать указанным выше методом.

Рисунок 4.

Пример электрической цепи, которая не сводится к комбинации последовательно и параллельно соединенных проводников

Цепи, подобные изображенной на рис. 4, а также цепи с разветвлениями, содержащие несколько источников, рассчитываются с помощью правил Кирхгофа.

Последовательное соединение проводников

Схема соединения выглядит следующим образом:

 hello_html_m14f9fe88.gif

При последовательном соединении все входящие в него проводники соединяются друг за другом, т.е. конец первого проводника соединяется с началом второго.

Опыт показывает, что сила тока в любых частях цепи одна и та же (об этом свидетельствуют показания амперметров). I=I1=I2 Если выкрутить одну лампу, то цепь разомкнётся, и другая лампа тоже погаснет.hello_html_6eeb6bcc.png

Опыт показывает, что полное напряжение в цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках цепи (об этом свидетельствуют показания вольтметров). U=U1+U2

 hello_html_m460d9c36.png

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи): R=R1+R2

Для проверки данного утверждения можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!

 Омметр подключают по очереди к каждому потребителю, а потом к обоим одновременно.

 Сопротивление цепи R, состоящей из  n одинаковых ламп, сопротивлением R1 каждая, в n раз больше сопротивления одной лампы: R = R1* n

Параллельное соединение проводников

Схема соединения выглядит следующим образом:

 hello_html_751d83ca.gif

При параллельном соединении все входящие в него проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи А, а вторым концом к другой точке В.

hello_html_bbb53db.png

 Опыт доказывает, что сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме сил токов в отдельных параллельно соединённых проводниках

(об этом свидетельствуют показания амперметров). I=I1+I2

hello_html_3f2f39a6.png

Если выкрутить одну лампу, то другая лампа продолжает гореть. Это свойство используют для подключения бытовых приборов в помещении.

 Опыт свидетельствует, что

напряжение на участке цепи АВ и на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же

(об этом свидетельствуют показания вольтметров):

U=U1=U2

hello_html_m79615e4b.png

 Общее сопротивление цепи при параллельном соединении проводников определяется по формуле:

1R=1R1+1R2

Обратное значение общего сопротивления равно сумме обратных значений сопротивлений отдельных проводников.

Для проверки формулы можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!

 Сопротивление цепи R, состоящей из  n одинаковых ламп, сопротивлением R1  каждая, в n раз меньше сопротивления одной лампы: R = R1/ n

Преимущества и недостатки соединений:

Последовательное – защита цепей от перегрузок: при увеличении силы тока выходит из строя предохранитель, и цепь автоматически отключается. При выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные.

Параллельное – при выходе из строя одного из элементов соединения, остальные действуют. При включении элемента с меньшим возможным напряжением в цепь элемент перегорит.

hello_html_m2d1eae2e.jpg

Правила Кирхгофа для разветвленных цепей

Для упрощения расчетов сложных электрических цепей, содержащих неоднородные участки, используются правила Кирхгофа, которые являются обобщением закона Ома на случай разветвленных цепей.

В разветвленных цепях можно выделить узловые точки (узлы), в которых сходятся не менее трех проводников (рис.5). Токи, втекающие в узел, принято считать положительными; вытекающие из узла – отрицательными.

Рисунок 5.

Узел электрической цепи. I1I2 > 0; I3I4 < 0

В узлах цепи постоянного тока не может происходить накопление зарядов. Отсюда следует первое правило Кирхгофа:

Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю:

I1 + I2 + I3 + … + In = 0.

В разветвленной цепи всегда можно выделить некоторое количество замкнутых путей, состоящих из однородных и неоднородных участков. Такие замкнутые пути называются контурами. На разных участках выделенного контура могут протекать различные токи. На рис. 6 представлен простой пример разветвленной цепи. Цепь содержит два узла a и d, в которых сходятся одинаковые токи; поэтому только один из узлов является независимым (a или d).

В цепи можно выделить три контура abcdadef и abcdef. Из них только два являются независимыми (например, abcd и adef), так как третий не содержит никаких новых участков.

Второе правило Кирхгофа является следствием обобщенного закона Ома.

Запишем обобщенный закон Ома для участков, составляющих один из контуров цепи, изображенной на рис. 6, например, abcd. Для этого на каждом участке нужно задать положительное направление тока и положительное направление обхода контура. При записи обобщенного закона Ома для каждого из участков необходимо соблюдать определенные «правила знаков», которые поясняются на рис. 7.

Для участков контура abcd обобщенный закон Ома записывается в виде:

Для участка bcI1R1 = Δφbc – hello_html_m11ad1fab.gif1.

Для участка daI2R2 = Δφda – hello_html_m11ad1fab.gif2.

Складывая левые и правые части этих равенств и принимая во внимание, что Δφbc = – Δφda , получим: 

Аналогично, для контура adef можно записать: 

Второе правило Кирхгофа можно сформулировать так: алгебраическая сумма произведений сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура разветвленной цепи постоянного тока на силу тока на этом участке равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура.

Первое и второе правила Кирхгофа, записанные для всех независимых узлов и контуров разветвленной цепи, дают в совокупности необходимое и достаточное число алгебраических уравнений для расчета значений напряжений и сил токов в электрической цепи. Для цепи, изображенной на рис. 1.10.2, система уравнений для определения трех неизвестных токов I1I2 и I3 имеет вид: 

Таким образом, правила Кирхгофа сводят расчет разветвленной электрической цепи к решению системы линейных алгебраических уравнений. Это решение не вызывает принципиальных затруднений, однако, бывает весьма громоздким даже в случае достаточно простых цепей. Если в результате решения сила тока на каком-то участке оказывается отрицательной, то это означает, что ток на этом участке идет в направлении, противоположном выбранному положительному направлению.

Разница между последовательной и параллельной обработкой

Что такое последовательная обработка

Обработка, при которой одна задача выполняется за раз, а все задачи выполняются процессором в последовательности. В реальном времени люди стоят в очереди и ждут ж / д билет. В этом случае билет может получить только один человек. Предположим, есть две очереди людей, и один кассир обрабатывает обе очереди, тогда один человек может получить билет за раз из обеих очередей.Точно так же процессор получает списки задач, и каждая задача выполняется за один раз, а все другие задачи ждут завершения первой. Этот тип обработки также известен как последовательная обработка .

Пример операционной системы последовательной обработки

Любая операционная система, работающая на одном процессоре, является примером последовательной операционной системы. Обратите внимание, что один процессор выполняет одну задачу за раз, а другие задачи ждут в очереди. В операционной системе может быть запущено несколько программ, и каждая программа выполняет несколько задач.В этом случае все задачи различных программ отправляются в процессор через регистры и обрабатываются последовательно. Pentium 3 и Pentium 4 — компьютеры с последовательной обработкой данных. Windows 95 и Windows 98 являются примерами операционных систем, которые выполняют последовательную обработку.

Sequential vs parallel Последовательная и параллельная

Что такое параллельная обработка

Тип обработки, при которой несколько задач выполняются одновременно разными процессорами. Обратите внимание, что в параллельной обработке задействовано более одного процессора.Например, в режиме реального времени люди стоят в нескольких очередях за железнодорожными билетами. В этом случае каждая очередь обрабатывается несколькими людьми, поэтому несколько человек будут получать билеты одновременно. Точно так же в операционной системе существует несколько очередей задач, и несколько задач выполняются разными процессорами одновременно.

Пример операционной системы параллельной обработки

Операционная система, работающая на многоядерном процессоре, является примером параллельной операционной системы.Windows 7, 8, 10 являются примерами операционных систем, которые выполняют параллельную обработку. В настоящее время все новейшие операционные системы поддерживают параллельную обработку.

Последовательная и параллельная обработка

  1. При последовательной обработке одни и те же задачи выполняются одновременно, но время завершения параллельной обработки может отличаться.
  2. При последовательной обработке нагрузка на одноядерный процессор высока, и процессор быстро нагревается.
  3. При последовательной обработке данные передаются в побитовой форме, а при параллельной обработке данные передаются в байтовой форме i.е. в 8-битной форме
  4. Параллельный процессор стоит дороже по сравнению с последовательным процессором
  5. Последовательная обработка занимает больше времени, чем параллельный процессор

Позвольте мне дать наглядный обзор последовательной и параллельной обработки.

Sequential processing vs parallel processing Последовательная обработка и параллельная обработка

Предположим, на вашем компьютере запущена программа MS Word. В этой программе может быть запущено несколько задач. Сначала Task1 программы передается CPU и обрабатывается, затем Task2 обрабатывается.Обратите внимание, что обработка идет последовательно. Теперь предположим, что у вас есть многоядерный процессор, тогда, в этом случае, каждому процессору (ЦП) назначается одна задача, и все три задачи обрабатываются одновременно в заданное время. Этот тип обработки называется параллельной обработкой.

.

Последовательная и параллельная передача данных

Существует два способа передачи данных между компьютерами: последовательная передача и параллельная передача.

Последовательная передача

Данные отправляются бит за битом с одного компьютера на другой в двух направлениях. Каждый бит имеет частоту тактовых импульсов. Одновременно передаются восемь битов, причем стартовый и стоповый биты называются битами четности, которые равны 0 и 1 соответственно. Кабели для передачи данных используются при передаче данных на большие расстояния.Кабель для передачи данных имеет D-образный 9-контактный кабель, который соединяет данные последовательно.

Категории последовательной передачи

Асинхронная передача — к каждому байту добавляется дополнительный бит, чтобы предупредить приемник о поступлении новых данных. 0 используется как стартовый бит, а 1 используется как стоповый бит.

Синхронная передача — дополнительный бит не добавляется к каждому байту. Данные передаются пакетами, каждый из которых содержит несколько байтов.

Параллельная передача

Несколько битов передаются одновременно с одной частотой тактовых импульсов.Он передает данные быстро, поскольку использует несколько линий ввода и вывода для отправки данных.

Он использует 25-контактный порт с 17 сигнальными линиями и 8 линиями заземления. 17 сигнальных линий делятся на

  • 4 строки — инициировать квитирование
  • 5 линий — сообщать и сообщать об ошибках
  • 8 строк — передача данных

Приложения

Последовательная передача происходит между двумя компьютерами или с компьютера на внешнее устройство, расположенное далеко.

Параллельная передача может происходить внутри компьютерной системы, через компьютерную шину или на внешнее устройство, расположенное поблизости.

Примеры

Одним из примеров передачи в последовательном режиме является соединение, установленное между компьютером и модемом с использованием протокола RS-232. Кабель RS-232 может содержать 25 проводов, но только два из них предназначены для передачи данных; остальные предназначены для служебной сигнализации управления. Два провода данных проходят с использованием простой последовательной передачи в любом направлении.

В этом примере компьютер может находиться далеко от модема, что делает параллельную передачу очень дорогостоящей. С учетом этого скорость передачи считается менее важной по сравнению с экономическим преимуществом последовательной передачи.

Примером передачи в параллельном режиме является соединение, установленное между компьютером и принтером. Большинство принтеров находятся в пределах 6 метров (около 20 футов) от передающего компьютера, и небольшая стоимость дополнительных проводов компенсируется дополнительной скоростью, полученной за счет параллельной передачи данных.

Сравнение последовательной и параллельной передачи

Основа для сравнения Последовательная передача Параллельная передача
Определение Данные передаются в 2 направлениях, бит за битом Данные передаются в нескольких направлениях, 8 бит (1 байт) за раз
Стоимость Экономичный Дорого
Число битов, передаваемых за тактовый импульс 1 бит 8 бит или 1 байт
Скорость Медленная Быстро
Приложения Используется для междугородной связи Используется для связи на короткие расстояния
Пример Компьютер на компьютер Компьютер к принтеру

Различия между последовательной и параллельной передачей

  • Для последовательной передачи данных требуется одна линия.Для параллельной передачи данных требуется несколько линий.
  • При последовательной передаче меньше ошибок и меньше шума, поскольку передача выполняется побитно. При параллельной передаче больше ошибок и шума, так как передача осуществляется по нескольку битов за раз.
  • Последовательная передача медленнее, так как данные передаются по одной линии; и наоборот, параллельная передача выполняется быстрее, поскольку данные проходят по нескольким линиям.
  • Последовательная передача является «полнодуплексной», поскольку отправитель может отправлять и получать данные одновременно.Параллельная передача является «полудуплексной», поскольку данные могут быть отправлены или получены в любой момент времени.
  • Кабели, используемые при последовательной передаче, тоньше, длиннее и более экономичны по сравнению с кабелями, используемыми при параллельной передаче.
  • Последовательная передача надежна и проста. Параллельная передача ненадежна и сложна.

Как последовательная, так и параллельная передачи имеют свои преимущества и недостатки. Параллельная передача используется для коротких расстояний и обеспечивает большую скорость, а последовательная передача надежна для передачи данных на большие расстояния.И последовательная, и параллельная передача важны для передачи данных по отдельности.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *