Sự khác biệt chính giữa đoạn mạch nối tiếp và mạch song song

Trong lĩnh vực kỹ thuật điện và điện tử, việc hiểu rõ sự khác biệt giữa đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song là rất quan trọng. Đây là hai dạng mạch điện cơ bản và sự kết hợp của cả hai, có thể được hiểu qua các quy tắc tương tự. Trước khi tìm hiểu chi tiết về sự khác biệt của chúng, hãy nhấn mạnh lại về mạch điện là gì và các thành phần chính của mạch điện.

Mạch điện là gì?
Mạch điện là gì?

Mạch điện là gì

Một mạch điện hoặc mạng điện là một vòng khép kín cung cấp một dòng điện khép kín. Đó là một con đường kết nối các thành phần điện khác nhau như nguồn điện, điện trở, tụ điện và cuộn cảm với nhau. Mạch bắt đầu và kết thúc tại cùng một điểm, tạo thành một cấu trúc giống như một vòng lặp. Mạch điện bao gồm ba thành phần chính: nguồn điện, các thành phần điện (tải) và dây dẫn để kết nối giữa chúng.

  • Nguồn điện cung cấp năng lượng cho mạch và cung cấp dòng điện. Nguồn điện có thể là nguồn điện áp hoặc nguồn dòng. Một ví dụ phổ biến về nguồn điện áp là pin điện.

  • Các thành phần điện bao gồm điện trở, tụ điện, cuộn cảm,… và được kết nối với nguồn điện. Sử dụng các loại thành phần điện khác nhau sẽ ảnh hưởng đến các tính chất của mạch.

  • Dây dẫn là dây dẫn tinh khiết và được sử dụng để kết nối các thành phần điện và nguồn điện với nhau. Kết nối các thành phần trong các cấu hình khác nhau cũng ảnh hưởng đến thuộc tính của mạch như đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song.

Hai loại mạch chính là mạch nối tiếp và mạch song song. Trước khi tìm hiểu về chúng, hãy cùng phân tích khái niệm kết nối song song.

Kết nối nối tiếp
Kết nối nối tiếp

Kết nối nối tiếp

Một kết nối nối tiếp giữa các thành phần xảy ra khi hai hoặc nhiều hơn hai thành phần được kết nối với nhau theo thứ tự hoặc đuôi của thành phần thứ nhất được kết nối với phần đầu của thành phần thứ hai và tiếp tục như vậy. Các thành phần kết nối nối tiếp tạo thành một cấu trúc giống như chuỗi trong một đường duy nhất.

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 nối tiếp

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

Dòng điện trong đoạn mạch nối tiếp

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

Điện áp trong mạch nối tiếp

Tổng điện áp rơi trên mỗi thành phần trong mạch nối tiếp bằng điện áp cung cấp. Điện áp là một mạch nối tiếp phân chia 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
Đoạn mạch nối tiếp

Điện trở trong mạch nối tiếp

Khi các điện trở được kết nối trong một đoạn mạch nối tiếp, tổng điện trở bằng tổng của các điện trở riêng lẻ.

Rtd = R₁ + R₂ + R₃ + …+ Rₙ

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

Tụ điện trong đoạn mạch nối tiếp

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

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

Cuộn cảm trong mạch nối tiếp

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

Ltd = L₁ + L₂ + L₃ +…+ Lₙ

Tổng độ tự cảm tăng và luôn luôn lớn hơn độ tự cảm riêng lẻ trong một mạch nối tiếp.

Sự cố trong mạch nối tiếp

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

Một ví dụ phổ biến về đoạn mạch nối tiếp là đèn Giáng sinh. Chúng được kết nối thành chuỗi với nhau. Nếu một trong số chúng ngừng hoạt động, toàn bộ chuỗi sẽ không sáng và rất khó để phát hiện ra đèn nào bị lỗi.

Nguồn cấp trong đoạn mạch nối tiếp

Nếu hai hoặc nhiều hơn hai nguồn cấp được kết nối nối tiếp, tổng điện áp hoặc tương đương sẽ là tổng của các điện áp riêng, trong khi tổng dòng điện cung cấp sẽ giữ nguyên như dòng điện được cung cấp bởi nguồn cấp riêng lẻ.

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

P = I²R₁ + I²R₂ + … I²Rₙ

Hoặc là

Công suất mạch nối tiếp

Vì vậy, nếu bạn muốn tăng điện áp của nguồn cấp được kết nối nối tiếp, ví dụ như hai pin 6V được kết nối nối tiếp sẽ cung cấp 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 chung. Nó tạo thành nhiều vòng hoặc đường dẫn cho dòng điện chảy.

Đoạn mạch song song
Đoạn mạch song song

Dòng điện trong mạch song song

Dòng điện trong một mạch song song phân chia qua các nhánh. Tổng dòng điện bằng tổng dòng điện thông qua các thành phần riêng lẻ và 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 đến nguồn tại cùng một điểm.

VT = V₁ = V₂ = V₃ = … Vn

Điện trở trong mạch song song

Tổng điện trở của nhiều điện trở trong một mạch song song giảm và 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 là tổng điện dung của các tụ điện riêng lẻ.

Ctd = C₁ + C₂ + C₃ + … Cn

Tổng điện dung hoặc tương đương luôn lớn 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 luôn nhỏ hơn độ tự cảm của bất kỳ cuộn cảm riêng lẻ nào.

Cuộn cảm mạch song song

Nguồn cấp 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 khi tổng dòng điện cung cấp tăng.

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 xảy ra 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 dễ dàng hơn vì việc xác định nhánh gặp sự cố sẽ dễ dàng hơn.

Các thiết bị trong nhà của chúng ta thường được kết nối trong một mạch song song. Bởi vì điện áp không phân chia giữa các thiết bị và nếu bất kỳ thiết bị nào ngừng hoạt động, nó sẽ không ảnh hưởng đến các thiết bị khác. Việc xác định vấn đề xảy ra ở đâu sẽ dễ dàng hơn.

So sánh đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song

Đặc tính

Đoạn mạch nối tiếp Đoạn mạch song song
Định nghĩa Mạch có 1 đường duy nhất Mạch có nhiều đường
Bố trí Các thành phần được sắp xếp thành dòng duy nhất Các thành phần được sắp xếp thành nhiều đường
Đường đi của dòng điện Mạch nối tiếp tạo thành một vòng duy nhất Mạch song song tạo thành nhiều vòng löp
Dòng điện Dòng điện giữ nguyên qua từng thành phần Dòng điện phân chia qua các nhánh
Điện áp Điện áp phân chia giữa các thành phần Điện áp không thay đổi
Điện trở Tổng điện trở tăng Tổng điện trở giảm
Điện dung Tổng điện dung giảm Tổng điện dung tăng
Điện cảm Tổng độ tự cảm tăng Tổng độ tự cảm giảm
Nguồn cấp Điện áp tăng, dòng điện giữ nguyên Điện áp giữ nguyên, dòng điện tăng
Lỗi – Sự cố Một lỗi phá vỡ toàn bộ mạch Một lỗi không ảnh hưởng đến các thành phần khác

Những kiến thức này không còn mới mẻ đối với chúng ta. Chúng ta đã học và nghiên cứu chúng nhiều lần. Tuy nhiên, dễ dàng quên và nhầm lẫn giữa hai cấu trúc này. Hy vọng bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa đoạn mạch nối tiếp và đoạn mạch song song. Nếu bạn có bất kỳ ý kiến ​​hoặc chia sẻ nào, vui lòng để lại ở dưới. Chân thành cảm ơn!