Er strømmen lik i en parallellkobling?

Strømmen i parallellkoblinger: Likestrøm vs. Vekselstrøm

Parallellkoblinger er en grunnleggende kretskonfigurasjon hvor komponenter, som motstander, lyspærer eller andre elektriske enheter, er koblet ved siden av hverandre, med sine terminaler direkte forbundet til samme to punkter i kretsen. Dette skaper flere strømbaner for elektrisk strøm å følge. Forståelsen av hvordan strøm oppfører seg i en parallellkobling er essensiell for å designe og analysere elektriske kretser.

Likestrøm (DC): Enkel addisjon

I en parallellkobling der spenningskilden leverer likestrøm (DC), er situasjonen relativt enkel. Forestill deg en elv som deler seg i flere mindre bekker. Hver bekk representerer en gren i parallellkoblingen. Mengden vann som strømmer i hovedelven (totalstrømmen) vil være lik summen av vannmengden som strømmer i hver enkelt bekk.

Med andre ord, den totale strømmen som kommer inn i parallellkoblingen (I_tot) er lik summen av strømmene som går gjennom hver enkelt komponent (I_1, I_2, I_3, etc.):

I_tot = I_1 + I_2 + I_3 + …

Dette følger direkte fra Kirchhoffs strømlov (KCL), som sier at summen av strømmene som kommer inn i et knutepunkt i en krets, må være lik summen av strømmene som forlater knutepunktet. I en parallellkobling er knutepunktene punktene der grenene møtes.

Vekselstrøm (AC): Vektorsumming

Når spenningskilden leverer vekselstrøm (AC), blir situasjonen mer kompleks. Vekselstrøm er karakterisert ved at strømmen og spenningen endrer retning periodisk over tid. Dette introduserer begrepet faseforskjell.

Faseforskjell beskriver tidsforsinkelsen eller -forskjellen mellom strømmen og spenningen i en krets. Denne faseforskjellen er spesielt viktig når komponenter som induktorer og kondensatorer er til stede i parallellkoblingen. Induktorer har en tendens til å “forsinke” strømmen i forhold til spenningen, mens kondensatorer har en tendens til å “lede” strømmen i forhold til spenningen.

På grunn av disse faseforskjellene, kan man ikke lenger bare summere strømmene arithmetisk. I stedet må strømmene summeres som vektorer. Dette betyr at både størrelsen (amplituden) og retningen (fasen) til hver strøm må tas i betraktning.

Praktisk eksempel:

Tenk deg en parallellkobling med to grener: en med en ren motstand og en med en induktor. Strømmen gjennom motstanden vil være i fase med spenningen, mens strømmen gjennom induktoren vil være 90 grader “etter” spenningen. Når man skal finne totalstrømmen, må man bruke trigonometri (f.eks. Pythagoras’ læresetning) for å finne resultantvektoren av de to strømmene.

Konsekvenser og Beregninger:

Vektorsummingen av strømmene i en AC-parallellkobling kan føre til at den totale strømmen er mindre enn den simple summen av grenstrømmene. Dette er fordi faseforskjellene kan føre til at strømmene delvis opphever hverandre.

For nøyaktige beregninger i AC-kretser benyttes ofte komplekse tall og fasordiagrammer. Disse verktøyene gjør det enklere å håndtere faseforskjeller og utføre de nødvendige vektoraddisjonene.

Oppsummering:

• I en DC-parallellkobling er totalstrømmen summen av strømmene i hver gren.
• I en AC-parallellkobling må strømmene summeres som vektorer, på grunn av faseforskjeller som introduseres av komponenter som induktorer og kondensatorer.
• For nøyaktige AC-beregninger er det nødvendig å ta hensyn til faseforskjeller og bruke vektoraddisjon eller komplekse tall.

Forståelsen av strømfordelingen i parallellkoblinger er avgjørende for sikker og effektiv design av elektriske kretser, spesielt i systemer som opererer med vekselstrøm.

#Elektrisitet #Parallellkobling #Strøm