Mạch điện song song là một trong những kiểu mắc mạch cơ bản được ứng dụng khá phổ biến trong điện và điện tử. Đặc biệt là trong các hệ thống như mạng lưới điện gia đình, hệ thống chiếu sáng và các mạch điện tử có nhiều tải hoạt động độc lập. Vậy mạch điện song song là gì? Nguyên lý hoạt động và ứng dụng của nó ra sao? Bài viết dưới đây sẽ giúp mọi người giải đáp các thắc mắc trên.
Mạch điện song song là gì?
Mạch điện song song là mạch điện trong đó các linh kiện hoặc tải được kết nối thành các nhánh riêng và cùng nối vào hai điểm chung của mạch. Nói cách khác, thay vì dòng điện chỉ đi một đường thẳng như trong mạch nối tiếp thì ở mạch song song dòng điện có thể đi qua nhiều nhánh khác nhau.
Cấu tạo mạch điện song song
Cấu tạo của mạch điện song song sẽ thường bao gồm:
- Nguồn điện cung cấp điện áp cho toàn mạch.
- Dây dẫn dùng để kết nối các phần tử.
- Hai hoặc nhiều nhánh điện.
- Các tải như điện trở, bóng đèn, LED hoặc thiết bị điện.
- Công tắc hoặc linh kiện điều khiển nếu cần.
Tại điểm phân nhánh, dòng điện từ mạch chính sẽ chia thành nhiều dòng điện nhỏ đi qua từng nhánh. Sau đó, các dòng điện sẽ hợp lại tại điểm nối phía sau và trở về nguồn.
Sơ đồ mạch điện song song
Có thể hình dung một mạch gồm hai điện trở mắc song song như sau:
┌── R1 ──┐
(+) ──┤ ├── (-)
└── R2 ──┘
Trong sơ đồ trên:
- R1 và R2 nằm trên hai nhánh khác nhau.
- Hai đầu của R1 và R2 cùng kết nối vào hai điểm chung.
- Điện áp đặt lên R1 và R2 là như nhau.
- Dòng điện tổng sẽ được chia thành dòng qua R1 và dòng qua R2.
Đây cũng là dấu hiệu đơn giản để nhận biết một đoạn mạch mắc song song trên sơ đồ điện.
Nguyên lý hoạt động của mạch điện song song
Mạch điện song song có ba đặc điểm quan trọng liên quan đến hiệu điện thế, cường độ dòng điện và điện trở tương đương.
Hiệu điện thế giữa các nhánh
Trong một đoạn mạch song song lý tưởng, hiệu điện thế giữa hai đầu mỗi nhánh bằng nhau và bằng hiệu điện thế của đoạn mạch:
U = U1 = U2 = ... = Un
Ví dụ, nếu hai điện trở được mắc song song trực tiếp với nguồn 12V thì:
- U1 = 12V
- U2 = 12V
Khác với mạch nối tiếp, điện áp trong mạch song song không bị chia lần lượt giữa các tải.
Cường độ dòng điện trong mạch song song
Dòng điện tổng của mạch bằng tổng các dòng điện chạy qua từng nhánh:
I = I1 + I2 + ... + In
Ví dụ:
- Dòng điện qua nhánh 1: I1 = 1A
- Dòng điện qua nhánh 2: I2 = 2A
Dòng điện tổng là:
I = 1 + 2 = 3A
Điều cần lưu ý là dòng điện qua các nhánh không nhất thiết bằng nhau.
Theo định luật Ohm:
I = U/R
Khi các nhánh có cùng điện áp, nhánh có điện trở nhỏ hơn sẽ có dòng điện lớn hơn nếu xét các tải thuần trở.
Điện trở tương đương
Khi nhiều điện trở được mắc song song, điện trở tương đương của toàn mạch sẽ nhỏ hơn điện trở nhỏ nhất trong các nhánh.
Công thức tổng quát:
1/Rtd = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Đây là điểm khác biệt quan trọng so với mạch nối tiếp, nơi điện trở tương đương bằng tổng các điện trở thành phần.
Công thức mạch điện song song
- Hiệu điện thế: U = U1 = U2 = ... = Un
- Cường độ dòng điện: I = I1 + I2 + ... + In
- Điện trở tương đương: 1/Rtd = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
- Hai điện trở mắc song song: Rtđ = (R1 × R2)/(R1 + R2)
- Dòng điện qua tải thuần trở: I = U/R
Đối với hai điện trở R1 và R2 mắc song song, có thể sử dụng trực tiếp công thức rút gọn:
Rtđ = (R1 × R2)/(R1 + R2)
Ứng dụng của mạch điện song song
Mạch song song được sử dụng rất phổ biến vì các tải trên từng nhánh có thể hoạt động tương đối độc lập với nhau.
Mạch điện song song trong gia đình
Những thiết bị sử dụng trong gia đình là ví dụ thực tiễn và sát nhất với mọi người khi mạch điện song song xuất hiện ở hầu hết các thiết bị gia dụng:
- Bóng đèn
- Quạt
- Tivi
- Tủ lạnh
- Máy tính
- Ổ cắm điện
Được bố trí trên các nhánh phù hợp để mỗi thiết bị nhận điện áp sử dụng theo thiết kế của hệ thống. Nếu tất cả thiết bị được mắc nối tiếp, điện áp sẽ bị phân chia giữa các tải và khi một phần của đường mạch bị ngắt, các thiết bị khác trên cùng chuỗi có thể không hoạt động.
Mạch điện song song trong hệ thống chiếu sáng
Ngoài các thiết bị gia đình, các hệ thống chiếu sáng cũng được cũng sử dụng cách đấu song song để bóng đèn có thể hoạt động một cách độc lập. Đây là một ưu điểm vô cùng lớn so với việc mắc nhiều bóng đèn nối tiếp thành một chuỗi.
Xem thêm một số sản phẩm:
- Đèn Báo Nguồn CHINT ND16-22DS/4, ND16-22DS/2 220VAC, 24V - D22mm Cho Tủ Điện
- Đèn Báo Nguồn AC 220V AD16-22D/S31
Mạch điện song song trong mạch điện
Trong các mạch điện tử, kết nối song song có thể xuất hiện khi:
- Chia nguồn cho nhiều khối mạch.
- Kết nối nhiều tải với cùng đường nguồn.
- Ghép các điện trở để tạo giá trị điện trở tương đương mong muốn.
- Thiết kế các nhánh LED phù hợp.
- Phân phối điện áp cho nhiều module điện tử.
Tuy nhiên, khi thiết kế thực tế cần tính toán dòng điện tổng để đảm bảo nguồn điện, dây dẫn và linh kiện có khả năng chịu tải phù hợp.
Một số câu hỏi thường gặp về mạch điện song song
Mạch điện song song có hiệu điện thế như thế nào
Trong đoạn mạch song song lý tưởng, hiệu điện thế giữa hai đầu các nhánh bằng nhau:
U = U1 = U2 = ... = Un
Nếu các nhánh được mắc trực tiếp song song với nguồn thì điện áp trên mỗi nhánh bằng điện áp nguồn.
Cách tính dòng điện song song trong mạch
Cường độ dòng điện tổng bằng tổng cường độ dòng điện chạy qua từng nhánh:
I = I1 + I2 + ... + In
Dòng điện qua mỗi nhánh có thể khác nhau tùy thuộc vào tải hoặc điện trở của nhánh đó.
Cách tính điện trở tương đương của mạch song song
Công thức tổng quát:
1/Rtd = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/Rn
Với hai điện trở:
Rtđ = (R1 × R2)/(R1 + R2)
Đối với người mới bắt đầu tìm hiểu về học điện tử, sau khi hiểu mạch điện song song, mọi người nên tìm hiểu thêm về mạch điện nối tiếp, định luật Ohm, điện trở, hiệu điện thế và cường độ dòng điện để có nền tảng tốt hơn khi đọc và thực hành các sơ đồ mạch điện.
