Параллельное соединение проводников

На рисунке, которые вы сейчас видите на экране, изображено параллельное соединение резистора и лампочки и схема этого соединения. Обратите внимание на важную особенность: при параллельном соединении проводников они имеют по две общие точки.

Таким образом, параллельное соединение — это такое соединение проводников, при котором одни их концы соединены в один узел, другие концы — в другой узел.

Узлом принято называть точку разветвлённой цепи, в которой сходятся более двух проводников.

Следствием этого является то, что напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково и равно напряжению на всём участке параллельно соединённых проводников:

Давайте проверим это на опыте. Для чего соберём цепь, состоящую из источника тока, ключа, резистора и лампочки, соединённых параллельно. С помощью вольтметра будем измерять напряжение на каждом потребителе и одновременно на обоих потребителях.

Для начала подключим вольтметр к точкам C и D. Замкнём ключ — вольтметр показывает напряжение 8 В. Теперь измерим напряжение на лампе, то есть между точками E и F. Как видим, вольтметр вновь показывает напряжение 8 В. И, наконец, измерим напряжение на всём участке параллельно соединённых проводников. Вольтметр показывает всё те же 8 В.

Таким образом, действительно напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково и равно напряжению на всём участке параллельно соединённых проводников:

Теперь разберёмся с силой тока. Для чего, с помощью амперметра, измерим силу тока во всей цепи и в её ветвях. Вначале измерим силу тока во всей цепи. Для чего сделаем в точке А разрыв и подключим в этот разрыв амперметр. Замкнём цепь. Прибор нам показывает, что сила тока в цепи составляет почти полтора ампера. Теперь измерим силу тока в лампочке. При замыкании цепи амперметр показывает силу тока в 0,6 А. И наконец измерим силу тока, проходящего по резистору. Не трудно заметить, что показания амперметра составляют почти 0,9 А.

Таким образом видим, что при параллельном соединении ток, текущий по цепи, в точке А разветвляется на два тока: часть тока идёт через лампу, а часть через резистор. В точке B токи снова сходятся. Это можно сравнить с потоком воды в реке, когда он распределяется по двум каналам, а затем вновь сливается воедино.

Поэтому сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в ветвях:

Этот опыт служит лишь подтверждением того, что в случае установившегося тока электрические заряды не скопляются в точках разветвления, а сколько их подходит к точкам разветвления, столько же и уходит.

Давайте обозначим сопротивление каждого из разветвлённых участков цепи через R₁ и R₂, a напряжение во всей цепи через U. Теперь применим к каждой ветви закона Ома для участка цепи:

И выразим из этих формул напряжение.

Так как напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково, то давайте приравняем правые части последних двух равенств:

Отсюда находим, что токи в отдельных ветвях разветвлённой части цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям:

А последняя закономерность параллельного соединения определяет общее сопротивление разветвлённого участка. Учтём, что сила тока в цепи равна сумме сил токов в ветвях, а напряжение везде одинаково. Тогда, на основании закона Ома, получим, что величина, обратная сопротивлению участка параллельно соединённых проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению отдельных проводников:

При этом общее сопротивление разветвлённой части цепи меньше наименьшего из сопротивлений её ветвей.

Нетрудно показать, что если в разветвление будет включено не два, а несколько проводников, то данная закономерность также будет выполняться:

Из этого равенства следует, что общее сопротивление участка цепи, состоящего из п параллельно соединённых проводников с одинаковым сопротивлением, в п раз меньше сопротивления одного из них:

Величину, обратную сопротивлению проводника, в физике называют проводимостью проводника:

Такое название подчёркивает, что если проводник имеет большое сопротивление, то у проводника малая проводимость. С учётом этого последнюю закономерность можно сформулировать так: проводимость разветвлённого участка цепи равна сумме проводимостей его ветвей:

Таким образом, параллельное соединение позволяет подключать к источнику независимо друг от друга различные потребители, несмотря на допустимое значение силы тока в них. Именно поэтому параллельно соединены все электроприборы в наших квартирах, в автомобилях, на предприятиях и так далее. При разрыве одной ветви остальная часть цепи работает и ток не прерывается. Кроме того, все потребители и устройства могут изготавливаться в расчёте на одинаковое напряжение.