Что такое последовательно-параллельная цепь?

В простой последовательной цепи все компоненты связаны между собой таким образом, что они образуют только один путь для потока электронов:

В простой параллельной цепи все компоненты связаны между собой двумя наборами электрически общих точек, создавая тем самым несколько путей для потока электронов:

Для каждой из этих цепей существуют определенные наборы правил, описывающие поведение тока, напряжения и сопротивления:

Последовательная цепь:

• Общее напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных ее компонентах.
• Сила тока одинакова на любом компоненте цепи.
• Общее сопротивление цепи равно сумме ее отдельных сопротивлений.
  

Параллельная цепь:

• Напряжение на всех компонентах цепи одинаково.
• Общая сила тока цепи равна сумме отдельных ее токов.
• Общее сопротивление цепи меньше любого из ее отдельных сопротивлений.
  

Однако, если компоненты схемы соединены последовательно в одних ее частях и параллельно в других, то мы не сможем применить один из этих наборов правил ко всем частям схемы. Вместо этого мы должны будем определить, какие части схемы представляют собой последовательные цепи, а какие параллельные, и только после этого можно будет применить соответствующие правила для анализа соответствующих частей схемы. В качестве примера можно рассмотреть следующую схему:

Эта схема не является ни простой последовательной, ни простой параллельной цепью. Она содержит в себе элементы обеих этих цепей. Поток электронов в данной схеме выходит из основания батареи, по ходу своего движения он распадается на резисторах R₃ и R₄, на их выходах он снова воссоединяется, далее он распадается на резисторах R1 и R2, затем опять воссоединяется и возвращается к верхней части батареи. Исходя из этого можно прийти к выводу, что здесь у нас существует более одного пути для потока электронов (схема не является последовательной), и более двух наборов электрически общих точек (схема не является параллельной).

Поскольку данная схема является комбинацией последовательных и параллельных цепей, мы не можем применить наборы правил для заполнения вышеприведенной таблицы, как делали это с простыми цепями по отдельности. К примеру, в случае с простой последовательной цепью, мы могли сложить значения всех сопротивлений, чтобы получить общее, затем мы рассчитывали общую силу тока, а потом вычисляли напряжения на всех резисторах. Аналогично мы поступали с простой параллельной цепью: сначала мы рассчитывали токи на отдельных ее ветвях, потом их суммировали и получали общую силу тока, затем, отталкиваясь от общего напряжения и общей силы тока мы вычисляли общее сопротивление этой цепи. Но все это было анализом простых схем. Проанализировать нашу схему будет несколько сложнее.

Таблица по-прежнему будет помогать нам в расчетах значений последовательно-параллельной схемы, но мы должны четко знать как и где можно применить различные правила для последовательных и параллельных цепей. В вертикальных столбцах нашей таблицы без каких-либо ограничений будет работать Закон Ома.

Если мы в состоянии определить, какие части схемы являются последовательными, а какие параллельными, то мы мы можем проанализировать ее поэтапно, применяя на каждом этапе соответствующие правила для расчета напряжения, тока и сопротивления. В следующих статьях данного раздела мы с вами подробно рассмотрим методы анализа комбинированных схем.