Seriekobling og parallellkobling

I dette kapittelet skal vi se nærmere på hvordan elektroniske komponenter henger sammen i kretser. Komponentene vil enten kobles i serie eller parallelt. Vi vil også stifte bekjentskap med bryterens funksjon.

I en lukket krets kan strømmen flyte fra den ene til den andre polen i en spenningskilde. På veien går strømmen gjennom en eller flere komponenter.

I det følgende eksempelet skal vi se nærmere på hvordan strømmen oppfører seg når den går gjennom kretser som består av et batteri og lyspærer. Kretsene er vist skjematisk og følgende symboler brukes.

Symbolene for batteri (venstre) og lyspære (høyre).

På batterisymbolet indikerer den lengste streken batteriets positive pol og den korte streken batteriets negative pol. En lyspære har ingen polaritet (den kan kobles til begge veier) så det spiller ingen rolle hvordan den er tilkoblet med tanke på polaritet.

Den enkleste kretsen består av et batteri og en lyspære. I det følgende eksempelet brukes et 9 V batteri og en lyspære med en effekt på 3 W.

Det enkelt å beregne hvor mye strøm som går gjennom kretsen etter behov.

I = P/U

I = 3/9

I = 0,333 ≈ 0,3 A

I en seriekobling kobles flere komponenter etter hverandre i samme serie. En tradisjonell adventslysestake er et godt eksempel på seriekobling. Adventslysestaken består av syv seriekoblede lyspærer. Hver pære har en effekt på 3 W. De kobles til 230 V (dvs. til vegguttaket). I det følgende diagrammet tegner vi det som om det er likespenning (selv om det faktisk er vekselstrøm).

I en seriekobling som dette vil den samme strømmen gå gjennom alle pærene. Forutsatt at pærene er identiske, vil de også ha samme spenning. Spenningen er nemlig avhengig av motstanden som lyspærene har (komponenter med høy motstand får høyere spenning enn komponenter med lavere motstand).

I dette tilfellet er lyspærene identiske. Det betyr at spenningen vil bli jevnt fordelt. Med syv lyspærer som skal «dele» 230 V, blir det cirka 33 V i hver lyspære.

Den totale effekten i kretsen er summen av den individuelle effekten til hver av de syv lyspærene (n er antall lyspærer).

P_t = P_lyspære·n

P_t = 3·7

P_t = 21 W

Vi kan også beregne hvor mye strøm som går gjennom kretsen.

I = P/U

I = 21/230

I = 91 ≈ 90 mA

Fordi alle lyspærene er seriekoblet, går det i helhet 90 mA gjennom kretsen.

Ulempen med seriekoblede lyspærer i en adventslysestake er at alle pærene slukker hvis én lyspære går i stykker. For at lyspærene skal lyse må kretsen vùre lukket; og det er det beviselig ikke hvis en lyspære ikke leder strøm.

Hvis en lyspære er ødelagt, er det ingen lyspærer som lyser i serien.

Mange tenner og slukker adventslysene sine ved å bare skru av en lyspære for å bryte kretsen. Dette anbefales ikke fordi det er fare for løs kontakt. De fleste adventslysestaker er imidlertid utstyrt med bryter.

Symbolene for åpen bryter (venstre) og lukket bryter (høyre).

Bryteren er seriekoblet med lyspærene. Når bryteren er på, flyter det strøm gjennom kretsen (kretsen er lukket). Når bryteren er slått av, flyter ingen strøm gjennom kretsen (kretsen er brutt).

En bryter brukes til å slå strømmen på og av.

En annen måte å koble sammen lyspærer på er å koble dem parallelt. Da kan en eller flere lyspærer gå i stykker uten at resten slutter å lyse.

I følgende eksempel skal tre 3 W-lyspærer kobles til en 9 V-spenningskilde.

Fordi de er koblet parallelt, vil de ha samme spenning.

Strømmen som går gjennom kretsen i helhet kan beregnes som følger.

P_t = P_lyspære·n

P_t = 3·3 = 9 W

I = P_t/U

I = 9/9 = 1 A

Strømmen vil bli fordelt mellom de tre lyspærene.

I eksempelet med håndviften (fra avsnittet Spenning) drives viften med to AA-batterier. De to batteriene er seriekoblet med hverandre, det vil si at spenningen til hvert batteri legges sammen. Den totale spenningen fra batteriene er derfor på 3 V.

To AA-batterier som er seriekoblet.

Alle alkaliske batterier har en spenning på 1,5 V. Den eneste grunnen til at det vanligste røykverselbatteriet har en spenning på 9 V er at det faktisk består av seks små seriekoblede batterier.

Batterier kan også parallellkobles. Da endres ikke spenningen, men kapasiteten (hvor lenge batteriene holder) og maksstrømmen (hvor mye strøm som maksimalt kan trekkes ut av batteriene) øker.

To AA-batterier parallellkoblet.