Trong kỹ thuật điện và điện tử, điều rất trọng yếu là phải biết sự khác biệt giữa các đoạn mạch tiếp nối và song song. Chúng là hai dạng cơ bản nhất của mạch điện và một dạng khác là mạch song song tiếp nối, là sự phối hợp của cả hai, có thể được hiểu bằng cách vận dụng các quy tắc tương tự.

Trước khi đi vào tìm hiểu sự khác biệt của chúng, tất cả chúng ta sẽ ôn lại một tí về mạch điện là gì và các thành phần chính của mạch điện.

Mạch điện là gì

Một mạch điện hoặc mạng điện là một vòng khép kín phân phối một dòng điện khép kín. Đó là một đoạn đường kết nối các thành phần điện khác nhau (như nguồn điện, điện trở, tụ điện và cuộn cảm,…) với nhau. Nó khởi đầu và kết thúc tại cùng một điểm tạo thành một cấu trúc giống như vòng lặp. Một mạch có 3 thành phần chính: một nguồn điện, các thành phần điện (Tải) và dây dẫn (dây) để kết nối giữa chúng.

  • Nguồn điện là thứ phân phối năng lượng cho mạch và cho phép phân phối dòng điện cho mạch. Nguồn điện có thể là nguồn điện áp hoặc nguồn dòng. Một ví dụ thông dụng của nguồn điện áp là pin.
  • Các thành phần điện nói chung điện trở, tụ điện và cuộn cảm,… là tải kết nối với nguồn điện. Sử dụng các loại thành phần điện khác nhau tác động đến các tính chất của mạch.
  • Các dây là dây dẫn tinh khiết và chúng kết nối các thành phần điện và nguồn điện với nhau. Kết nối các thành phần trong các cấu hình khác nhau cũng làm thay đổi các tính chất mạch như đoạn mạch tiếp nối, đoạn mạch song song.

Hai loại mạch chính là mạch tiếp nối và song song. Nhưng trước khi đi vào mạch tiếp nối và mạch song song, tất cả chúng ta hãy cùng phân tích xem kết nối song song là gì nhé!

Kết nối tiếp nối

Kết nối nối tiếp

Một kết nối tiếp nối 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 tiếp nối tạo thành một cấu trúc giống như chuỗi trong một đường duy nhất.

Kết nối song song

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.

Đoạn mạch tiếp nối

Một mạch được gọi là đoạn mạch tiếp nối nếu các thành phần được kết nối liên tiếp nhau hoặc tạo dựng tầng trong một dòng duy nhất. Một mạch tiếp nối tạo thành một đoạn đường chỉ có một vòng, do đó, dòng điện chạy qua các thành phần là như nhau và điện áp phân tách tùy thuộc vào điện trở của từng thành phần.

See also  20 Công Thức Excel cần thiết cho mọi người, ví dụ và mẹo

Dòng điện trong đoạn mạch tiếp nối

Dòng điện qua từng thành phần trong mạch tiếp nối vẫn giữ nguyên và nó bằng với dòng điện được phân phối bởi nguồn điện. Vì chỉ có một đường dẫn cho dòng điện chảy, dòng điện không phân tách.

Điện áp trong mạch tiếp nối

Tổng điện áp rơi trên mỗi thành phần trong mạch tiếp nối bằng điện áp phân phối. Điện áp là một mạch tiếp nối phân tách giữa các thành phần dựa trên điện trở của chúng. Do đó, điện áp rơi trên mỗi thành phần là khác nhau và phụ thuộc vào giá trị điện trở của các thành phần.

Đoạn mạch nối tiếp

Điện trở trong mạch tiếp nối

Khi các điện trở được kết nối trong một đoạn mạch tiếp nối, tổng điện trở bằng từng thành phần của chúng cộng lại.

Rtd = R + R + R +…+ R

Tổng điện trở trong một đoạn mạch tiếp nối luôn to hơn điện trở riêng của nó.

Tụ điện trong đoạn mạch tiếp nối

Khi các tụ điện được kết nối tiếp nối, tổng điện dung hoặc tương tự của chúng giảm vì chênh lệch điện áp trên mỗi tụ giảm và điện tích được lưu trữ do điện áp này cũng giảm.

Tụ điện trong mạch nối tiếp

Tổng điện dung trong một mạch tiếp nối luôn nhỏ hơn điện dung riêng.

Cuộn cảm trong mạch tiếp nối

Tổng độ tự cảm của hai hoặc nhiều hơn hai cuộn cảm trong một mạch tiếp nối là tổng của cuộn cảm riêng rẽ.

Ltd = L + L + L +…+ L

Tổng độ tự cảm tăng và nó luôn luôn to hơn độ tự cảm riêng rẽ trong một mạch tiếp nối.

 Sự cố trong mạch tiếp nối

Nếu có lỗi trong bất kỳ thành phần nào trong mạch tiếp nối, toàn thể mạch không hoạt động vì dòng điện bị ngắt và không có đường dẫn nào khác cho dòng điện chảy. Vì vậy, một lỗi trong một thành phần sẽ khiến toàn thể mạch bị vô hiệu hóa. Để khắc phục sự cố một mạch tiếp nối, bạn phải xác minh từng thành phần. Vì vậy, xử lý mạch sự cố khó hơn một mạch song song.

Một ví dụ thông dụng của đoạn mạch tiếp nối là đèn Giáng sinh, chúng được kết nối thành chuỗi với nhau. Nếu một trong số chúng ngừng hoạt động, toàn thể chuỗi không sáng và rất khó phát xuất hiện led nào bị lỗi.

Nguồn cấp trong đoạn mạch tiếp nối

Nếu hai hoặc nhiều hơn hai nguồn phân phối được kết nối tiếp nối thì tổng điện áp hoặc tương tự của chúng sẽ là tổng của các điện áp riêng trong lúc tổng dòng điện được phân phối sẽ giữ nguyên như dòng điện được phân phối bởi nguồn phân phối riêng rẽ.

See also  Công thức tính nồng độ mol

Bạn có thể sử dụng các công thức điện sau đây để tính công suất trong mạch tiếp nối:

P = I2R1 + I2R2 + … I2Rn

hoặc là

Công suất mạch nối tiếp

Vì vậy, nếu bạn muốn tăng điện áp của nguồn phân phối kết nối tiếp nối. Ví dụ, hai pin 6v được kết nối tiếp nối sẽ phân phối điện áp 12V cho tổng điện áp.

Mạch song song

Một mạch được gọi là mạch song song nếu các thành phần điện được kết nối theo cấu hình song song hoặc đầu của chúng được kết nối với một điểm giống nhau. Nó tạo thành nhiều vòng hoặc đường dẫn cho dòng điện chảy.

Đoạn mạch song song

Dòng điện trong mạch song song

Dòng điện trong một mạch song song phân tách qua các nhánh. Ở đó tổng dòng điện bằng tổng dòng điện thông qua các thành phần riêng rẽ và nó phụ thuộc vào giá trị điện trở của chúng.

I­T = I1 + I2 + I3 + … In

Điện áp trong mạch song song

Điện áp trong một mạch song song vẫn giữ nguyên trên mỗi đường dẫn hoặc thành phần vì mỗi thành phần được kết nối với nguồn tại cùng một điểm.

VT = V1 = V2 = V3 = … Vn

Điện trở trong mạch song song

Tổng trở của nhiều điện trở trong một mạch song song giảm và nó nhỏ hơn điện trở riêng.

Điện trở mạch song song

Điện dung trong mạch song song

Tổng điện dung của các tụ điện được kết nối trong mạch song song tăng và nó là tổng điện dung của các tụ điện riêng rẽ.

Ctd = C1 + C2 + C3 + … Cn

Tổng điện dung hoặc tương tự luôn to hơn điện dung riêng.

Điện cảm trong mạch song song

Tổng độ tự cảm của cuộn cảm được nối trong mạch song song giảm và nó luôn nhỏ hơn độ tự cảm của bất kỳ cuộn cảm riêng rẽ nào.

Cuộn cảm mạch song song

Bộ nguồn trong đoạn mạch song song

Khi nguồn điện được kết nối trong một đoạn mạch song song, tổng điện áp của chúng vẫn giữ nguyên trong lúc tổng dòng điện được cấp là tổng dòng điện của nguồn cấp riêng rẽ.

Các công thức sau đây có thể được sử dụng để tính công suất trong mạch song song:

Công suất mạch song song

Hoặc là

P = I12R1 + I22R2 + … In2Rn

Lỗi trong mạch song song

Nếu có lỗi trong bất kỳ thành phần nào được kết nối trong một mạch song song, các thành phần khác vẫn hoạt động vì có nhiều đường dẫn cho dòng điện chạy qua. Việc khắc phục sự cố các thành phần trong một mạch song song sẽ đơn giản hơn vì việc xác nhận nhánh gặp sự cố sẽ đơn giản hơn.

Các thiết bị trong nhà của tất cả chúng ta được kết nối trong một đoạn mạch song song. Bởi vì điện áp không phân tách giữa các thiết bị và nếu bất kỳ trong số chúng ngừng hoạt động, nó sẽ không tác động đến bất kỳ thiết bị khác. Nó đơn giản hơn để phát xuất hiện vấn đề ở đâu.

See also  Chỉ Số ROE: Tính Toán Và Cách Dùng (CHUẨN)

So sánh đoạn mạch tiếp nối và đoạn mạch song song

 

        Đặc tính

                Đoạn mạch tiếp nối

                  Đoạn mạch song song

  Khái niệm

 Là mạch có 1 đường duy nhất cho   dòng điện chảy

 Là mạch có nhiều đường cho dòng điện   chảy

  Sắp đặt

 Các thành phần được sắp xếp   trong một dòng duy nhất với đuôi   của chúng được kết nối với các   đầu của thành phần tiếp theo.

 Các thành phần được sắp xếp với   đầu của chúng được nối cùng nhau và   đuôi được kết nối với nhau.

  Đường đi của   dòng điện

 Mạch tiếp nối tạo thành một vòng   đơn nên chỉ có một đường duy   nhất.

 Nó tạo thành nhiều vòng lặp để có   nhiều đoạn đường cho dòng điện chảy.

  Dòng điện

 Dòng điện vẫn giữ nguyên thông   qua từng thành phần.

 Dòng điện được chia thành các giá trị   khác nhau trong mỗi đường dẫn và phụ   thuộc vào giá trị của điện trở được cung   cấp bởi mỗi đường dẫn.

  Điện áp

 Điện áp được chia cho các thành   phần và phụ thuộc vào điện trở của   từng thành phần

 Điện áp trên mỗi nhánh hoặc thành   phần vẫn như nhau

  Điện trở

 Tổng điện trở trong mạch tiếp nối   tăng

 Tổng trở trong mạch song song giảm

  Điện dung

 Tổng điện dung trong mạch nối   tiếp giảm

 Tổng điện dung trong mạch song song   tăng

  Điện cảm

 Tổng độ tự cảm trong mạch nối   tiếp tăng

 Tổng độ tự cảm trong mạch song song   giảm

  Nguồn cấp

 Đối với các bộ nguồn được kết   nối tiếp nối, Tổng điện áp tăng   (cộng lại) trong lúc tổng dòng điện   vẫn giữ nguyên

 Đối với các nguồn phân phối song   song, Tổng điện áp vẫn giữ nguyên trong   khi tổng dòng điện tăng (cộng lại)

  Lỗi- Sự cố

 Một lỗi trong bất kỳ thành phần   nào phá vỡ toàn thể mạch và các   thành phần khác không hoạt động

 Một lỗi trong bất kỳ thành phần nào   sẽ không tác động đến thành phần nào  khác và chúng sẽ hoạt động tốt

  Xử lý sự cố

 Rất khó để khắc phục sự cố và   xác nhận các thành phần phải có   thời gian

 Nó đơn giản xử lý sự cố và xác nhận   thành phần bị lỗi

Những tri thức này thực ra không phải là mới. Tất cả chúng ta đã gặp chúng lặp đi lặp lại nhiều lần trong quá trình học tập , phân tích.

Nhưng cũng rất dễ quên và nhầm lẫn giữa các cấu trúc với nhau. Nội dung kỳ vọng sẽ được các bạn đón nhận, phản hồi và chia sẻ. 

Chân tình cảm ơn!