Khái niệm về Điện trở nối tiếp

Điện trở nối tiếp đề cập đến cách sắp xếp các điện trở riêng lẻ nối đuôi nhau trong mạch để dòng điện đi qua từng điện trở. Trong cấu hình này, tổng điện trở (R) của mạch bằng tổng các điện trở riêng lẻ, còn được gọi là R tương đương.

Để tính tổng R trong một mạch nối tiếp, các điện trở riêng lẻ của mỗi điện trở được cộng lại. Công thức để tính điện trở tương đương trong kết nối nối tiếp là Rtotal = R1 + R2 + R3 + ..., trong đó R1, R2, R3, v.v., đại diện cho các điện trở riêng lẻ của mỗi điện trở trong mạch.

Định luật Ohm cũng áp dụng cho mạch nối tiếp, nơi dòng điện qua mỗi điện trở là như nhau, nhưng điện áp trên mỗi điện trở tỷ lệ với R của nó. Tổng điện áp trên sự kết hợp nối tiếp của các điện trở bằng tổng các điện áp rơi trên mỗi điện trở.

Cần lưu ý rằng tổng R trong một mạch nối tiếp luôn lớn hơn điện trở của bất kỳ điện trở nào trong mạch do hiệu ứng cộng dồn của R của mỗi điện trở.

Ngược lại, các điện trở được kết nối song song tạo thành mạch song song. Điện trở tương đương của mạch song song được tính khác so với kết nối nối tiếp. Thay vì cộng các điện trở riêng lẻ, ta cộng nghịch đảo của mỗi R và giá trị kết quả được đảo ngược để có được điện trở tương đương.

R Nối Tiếp - Song Song

Khi bạn đặt R-I-S, các giá trị ohmic của chúng cộng lại theo số học để đạt tổng (hoặc ròng) R.

Chúng ta có thể kết nối một loạt các điện trở (bằng tổng các điện trở riêng lẻ của một mạch song song), tất cả đều có giá trị ohmic giống nhau, trong các bộ nối tiếp hoặc các bộ song song. Khi chúng ta làm điều này, chúng ta sẽ có một mạng nối tiếp-song song có thể tăng đáng kể tổng công suất xử lý của mạng so với công suất xử lý của một điện trở song song đơn lẻ.

Hình 4-14. Ba điện trở nối tiếp. 

Đôi khi, tổng điện trở tương đương duy nhất của mạch kết hợp trong mạng nối tiếp-song song bằng giá trị của bất kỳ điện trở nào. Điều này luôn xảy ra nếu các nhánh song song hoặc các kết hợp song song của các thành phần kết nối đều giống nhau và được sắp xếp trong một mạng gọi là ma trận n x n. Điều đó có nghĩa là khi n là một số nguyên, chúng ta có n bộ nối tiếp của n điện trở được kết nối song song, hoặc chúng ta có n bộ song song của n điện trở được kết nối nối tiếp trong mạch. Hai bố trí này mang lại cùng một kết quả thực tế cho các mạch điện.

Một kết hợp của mảng n x n điện trở, tất cả đều có giá trị ohmic và công suất định mức giống nhau, sẽ có khả năng xử lý công suất gấp n2 lần so với bất kỳ điện trở nào tự nó. Ví dụ, một ma trận 3 x 3 của các điện trở 2 W có thể xử lý lên tới 32 x 2 = 9 x 2 = 18 W. Nếu chúng ta có một mảng 10 x 10 của các điện trở 1/2 W, thì nó có thể tiêu tán lên tới 102 x 1/2 = 50 W. Chúng ta nhân công suất xử lý của mỗi điện trở cá nhân với tổng số điện trở trong ma trận.

Cách thức trên chỉ hoạt động nếu, và chỉ nếu, tất cả các điện trở có giá trị ohmic giống nhau theo định luật Ohm và có cùng công suất tiêu tán theo tổng các điện áp rơi trên mỗi điện trở. Nếu các điện trở có giá trị khác nhau dù chỉ một chút, một thành phần có thể rút nhiều dòng điện hơn nó có thể chịu đựng, dẫn đến cháy hỏng, không phụ thuộc vào nguồn điện áp. Sau đó, phân phối dòng điện trong mạng sẽ thay đổi thêm, tăng khả năng rằng một điện trở thứ hai sẽ bị hỏng, và có thể nhiều hơn nữa.

Nếu bạn cần một điện trở có thể xử lý 50 W và một kết nối nối tiếp-song song nào đó của mạng có thể xử lý 75 W, điều đó ổn. Tuy nhiên, bạn không nên "đẩy may mắn" và mong đợi sử dụng một mạng chỉ có thể xử lý 48 W trong cùng một ứng dụng. Bạn nên cho phép một dung sai thêm, khoảng 10% trên mức định mức tối thiểu. Nếu bạn mong đợi mạng tiêu tán 50W, bạn nên xây dựng nó để xử lý 55 W hoặc một chút nhiều hơn. Tuy nhiên, bạn không cần phải sử dụng "quá mức". Bạn sẽ lãng phí tài nguyên nếu bạn ghép lại một mạng có thể xử lý 500W khi bạn chỉ mong đợi nó xử lý 50W—trừ khi đó là kết hợp tiện lợi duy nhất bạn có thể tạo ra với các điện trở sẵn có.

Tuyên bố: Trân trọng công việc gốc, các bài viết tốt xứng đáng được chia sẻ, nếu có vi phạm vui lòng liên hệ để xóa.