مدار سری و موازی به زبان ساده؛ محاسبه، تفاوتها و کاربرد روی برد
هر مداری که روی برد میبینید، ترکیبی از دو ساختار پایه است: مدار سری و موازی. اگر رفتار این دو ساختار را بشناسید، میتوانید فقط با نگاه کردن به یک برد حدس بزنید ولتاژ و جریان در هر نقطه چه مقداری باید داشته باشد. در این مقاله این دو ساختار را با مثال، فرمول و کاربرد عملی در عیبیابی توضیح میدهیم. برای دیدن جایگاه این مبحث در مسیر یادگیری، آموزش الکترونیک از صفر تا صد را ببینید.
مدار سری چیست؟
در مدار سری قطعات پشت سر هم قرار میگیرند و فقط یک مسیر برای عبور جریان وجود دارد. نتیجه مستقیم این ساختار سه قانون ساده است: جریان در تمام قطعات یکسان است، ولتاژ منبع بین قطعات تقسیم میشود و مقاومت کل برابر جمع مقاومتهاست.
R کل = R۱ + R۲ + R۳ + …
مهمترین ویژگی عملی مدار سری این است که اگر یک قطعه قطع شود، کل مسیر قطع میشود. فیوز دقیقاً بر همین اساس کار میکند.
مدار موازی چیست؟
در مدار موازی قطعات بین دو گره مشترک قرار میگیرند و چند مسیر برای عبور جریان وجود دارد. در این حالت ولتاژ روی همه شاخهها یکسان است، جریان بین شاخهها تقسیم میشود و مقاومت معادل همیشه از کوچکترین مقاومت شاخهها کمتر است.
۱ ÷ R کل = ۱÷R۱ + ۱÷R۲ + …
برای دو مقاومت موازی، رابطه سادهتر «حاصل ضرب تقسیم بر حاصل جمع» هم جواب میدهد.
جدول مقایسه مدار سری و موازی
| ویژگی | مدار سری | مدار موازی |
|---|---|---|
| تعداد مسیر جریان | یک مسیر | چند مسیر |
| جریان | در همه قطعات برابر | بین شاخهها تقسیم میشود |
| ولتاژ | بین قطعات تقسیم میشود | روی همه شاخهها برابر |
| مقاومت کل | جمع مقاومتها | کمتر از کوچکترین مقاومت |
| قطع شدن یک قطعه | کل مدار خاموش میشود | بقیه شاخهها کار میکنند |
| کاربرد نمونه | فیوز، مقاومت محدودکننده LED | ریل تغذیه، خازنهای دیکوپلینگ |
یک مثال عددی برای هر دو حالت
دو مقاومت ۱۰۰ اهم و ۲۰۰ اهم را در نظر بگیرید و منبع ۱۲ ولت. در حالت سری مقاومت کل ۳۰۰ اهم میشود، جریان برابر ۰٫۰۴ آمپر و ولتاژ روی مقاومت ۱۰۰ اهمی ۴ ولت و روی ۲۰۰ اهمی ۸ ولت خواهد بود. در حالت موازی مقاومت معادل حدود ۶۶٫۷ اهم میشود، ولتاژ روی هر دو ۱۲ ولت و جریان کل حدود ۰٫۱۸ آمپر است. محاسبه هر دو حالت با قانون اهم انجام میشود و مفاهیم پایه آن در مقاله ولتاژ و جریان چیست؟ توضیح داده شده است.
مدار تقسیم ولتاژ؛ پرکاربردترین کاربرد حالت سری
دو مقاومت سری بین ولتاژ و زمین یک تقسیمکننده ولتاژ میسازند. این ساختار در بردها برای تولید ولتاژ مرجع، خواندن سطح باتری و تنظیم فیدبک رگولاتورها به کار میرود. اگر یکی از این دو مقاومت تغییر مقدار بدهد، ولتاژ خروجی جابهجا میشود و مدار رفتار عجیبی نشان میدهد؛ یکی از خرابیهایی که بهسختی پیدا میشود.
چرا اندازهگیری مقاومت روی برد گمراهکننده است؟
وقتی یک قطعه را روی برد اندازه میگیرید، تمام مسیرهای موازی با آن هم در اندازهگیری شرکت میکنند؛ بنابراین عدد خواندهشده همیشه کمتر از مقدار واقعی است. راهحل این است که یک پایه قطعه را بلند کنید یا قطعه را بردارید. جزئیات این رفتار در مقاله رفتار مقاومت در مدار آمده و روش درست اندازهگیری در آموزش کار با مولتیمتر توضیح داده شده است.
سری و موازی برای خازن و سلف
رفتار خازن برعکس مقاومت است: خازنهای موازی ظرفیتهایشان جمع میشود و خازنهای سری ظرفیت کمتری از کوچکترین خازن میسازند. سلف مانند مقاومت رفتار میکند؛ در سری جمع و در موازی کاهش. به همین دلیل روی ریلهای تغذیه چند خازن موازی میبینید: هم ظرفیت بیشتر میشود و هم مقاومت داخلی کل کاهش مییابد.
کاربرد در عیبیابی برد
- اتصال کوتاه یک شاخه موازی، کل ریل را به زمین میکشد و باعث خاموشی کامل میشود.
- قطع شدن یک قطعه سری مثل فیوز یا سلف فیلتر، فقط یک بخش از برد را بیبرق میکند.
- مقایسه مقاومت ریل تا زمین با یک برد سالم، سریعترین راه پیدا کردن شاخه معیوب است.
- برای جدا کردن شاخهها گاهی لازم است قطعات SMD را یکییکی بردارید.
پرسشهای متداول
در مدار سری کدام قطعه بیشترین ولتاژ را میگیرد؟
قطعهای که بزرگترین مقاومت را دارد، چون جریان یکسان است و ولتاژ متناسب با مقاومت تقسیم میشود.
چرا لامپهای خانه موازی بسته میشوند؟
تا ولتاژ همه یکسان باشد و سوختن یکی باعث خاموشی بقیه نشود.
مدار ترکیبی یعنی چه؟
مداری که هم بخش سری و هم بخش موازی دارد؛ برای تحلیل آن ابتدا بخشهای موازی را ساده و سپس با هم جمع میکنیم.
آیا باتریها را میتوان موازی بست؟
بله برای افزایش ظرفیت، اما فقط باتریهای همولتاژ و همنوع؛ در غیر این صورت جریان گردشی خطرناک ایجاد میشود.
در مدار موازی جریان چطور تقسیم میشود؟
معکوس مقاومت؛ شاخه با مقاومت کمتر جریان بیشتری میکشد.
جمعبندی
مدار سری و موازی دو الگوی سادهاند که همه مدارهای پیچیده از ترکیب آنها ساخته میشوند. کافی است دو جمله را به خاطر بسپارید: در سری جریان مشترک است و در موازی ولتاژ. با همین دو جمله میتوانید بیشتر بردها را تحلیل کنید. ادامه مسیر را در نقشه راه آموزش الکترونیک و دورههای آموزش الکترونیک دنبال کنید.
دیدگاهتان را بنویسید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.