Zapojenie za sebou a vedľa seba

Keď sa v starej vianočnej reťazi prepáli jedna žiarovka, zhasne celá — ale keď v byte vypneš práčku, lampa svieti ďalej. Rozdiel je v tom, ako sú spotrebiče zapojené. Táto lekcia ti ukáže dva spôsoby zapojenia a ako v nich vypočítať prúd, napätie a odpor — presne to sa ti zíde na SOŠ elektro aj pri oprave hocijakého obvodu.

Zapojenie za sebou

Pri zapojení za sebou (sériovom) sú spotrebiče v jednom kruhu, jeden za druhým. Prúd má len jednu cestu.

Dve žiarovky za sebou. Ampérmeter by ukázal rovnaký prúd na ktoromkoľvek mieste obvodu.

Prúd je všade rovnaký: $I = I_1 = I_2$ .
Napätie zdroja sa rozdelí: $U = U_1 + U_2$ .
Výsledný odpor je súčet: $R = R_1 + R_2$ .

Keď jeden spotrebič vypadne, obvod sa preruší a nefunguje nič. Preto zhasne celá stará vianočná reťaz. A viac žiaroviek za sebou na tom istom zdroji svieti slabšie, lebo výsledný odpor je väčší a prúd menší.

Rezistory 10 Ω a 20 Ω sú zapojené za sebou na batériu 4,5 V. Aký je prúd a napätie na každom z nich?

Výsledný odpor: $R = 10 + 20 = 30\,\Omega$
Prúd: $I = \dfrac{U}{R} = \dfrac{4{,}5\,\mathrm{V}}{30\,\Omega} = 0{,}15\,\mathrm{A}$
Napätia: $U_1 = 10 \cdot 0{,}15 = 1{,}5\,\mathrm{V}$ , $U_2 = 20 \cdot 0{,}15 = 3\,\mathrm{V}$
Kontrola: $1{,}5 + 3 = 4{,}5\,\mathrm{V}$ ✔ $I = 0{,}15\,\mathrm{A}$ , $U_1 = 1{,}5\,\mathrm{V}$ , $U_2 = 3\,\mathrm{V}$

Na väčšom odpore je väčšie napätie.

Zapojenie vedľa seba

Pri zapojení vedľa seba (paralelnom) má každý spotrebič vlastnú vetvu a je pripojený priamo na oba póly zdroja. Prúd sa v mieste spojenia (uzle) rozdelí do vetiev a potom sa znova spojí.

Dve žiarovky vedľa seba. Každá má celé napätie zdroja, prúdy vo vetvách sa v uzle sčítajú.

Napätie je na každom spotrebiči rovnaké: $U = U_1 = U_2$ .
Prúd sa rozdelí: $I = I_1 + I_2$ .
Výsledný odpor je menší ako najmenší z nich: $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$ .

Keď jeden spotrebič vypneš, ostatné fungujú ďalej. Preto sú všetky zásuvky a svetlá v byte zapojené vedľa seba — každý spotrebič dostane 230 V a zapína sa samostatne.

Rezistory 10 Ω a 15 Ω sú zapojené vedľa seba na batériu 4,5 V. Aké prúdy tečú?

Každý má napätie 4,5 V: $I_1 = \dfrac{4{,}5}{10} = 0{,}45\,\mathrm{A}$ , $I_2 = \dfrac{4{,}5}{15} = 0{,}3\,\mathrm{A}$
Celkový prúd zo zdroja: $I = 0{,}45 + 0{,}3 = 0{,}75\,\mathrm{A}$
Výsledný odpor: $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{10} + \dfrac{1}{15} = \dfrac{3}{30} + \dfrac{2}{30} = \dfrac{5}{30} = \dfrac{1}{6}$ , teda $R = 6\,\Omega$
Kontrola: $I = \dfrac{4{,}5}{6} = 0{,}75\,\mathrm{A}$ ✔

Dva rovnaké rezistory vedľa seba majú výsledný odpor polovičný: dva rezistory po 20 Ω vedľa seba majú spolu 10 Ω. Dve „chodby“ vedľa seba prepustia viac elektrónov ako jedna.

Porovnanie

	za sebou	vedľa seba
prúd	všade rovnaký	sčíta sa: $I = I_1 + I_2$
napätie	sčíta sa: $U = U_1 + U_2$	na všetkých rovnaké
výsledný odpor	$R = R_1 + R_2$ (väčší)	menší ako najmenší
jeden spotrebič vypadne	nefunguje nič	ostatné fungujú

Teraz ty: roztrieď vlastnosti a príklady.

🧪 Pokus: dve žiarovky dvakrát inak (školské laboratórium alebo doma s dospelým)

Pomôcky: plochá batéria 4,5 V, dve rovnaké malé žiarovky na 3,5 V až 4,5 V v objímkach, vodiče s krokosvorkami.

Zapoj žiarovky za sebou. Ako svietia? Vyskrutkuj jednu.
Zapoj ich vedľa seba (každú priamo na oba póly batérie). Ako svietia teraz? Opäť vyskrutkuj jednu.

Bezpečnosť: len batéria 4,5 V, nikdy zásuvka. Póly batérie nikdy nespájaj priamo drôtom.

Čo uvidíš

Za sebou svietia obe slabšie — každá má len časť napätia (pri rovnakých žiarovkách asi 2,25 V). Keď jednu vyskrutkuješ, zhasne aj druhá. Vedľa seba svieti každá jasne — približne tak ako jedna žiarovka samotná, lebo má celé napätie batérie — a keď jednu vyskrutkuješ, druhá svieti ďalej.

Teraz ty — 10 príkladov na Ohmov zákon, ktorý potrebuješ v každom zapojení:

Zapamätaj si

Za sebou: prúd všade rovnaký, $U = U_1 + U_2$ , $R = R_1 + R_2$ ; keď jeden vypadne, nefunguje nič.
Vedľa seba: napätie všade rovnaké, $I = I_1 + I_2$ , $\dfrac{1}{R} = \dfrac{1}{R_1} + \dfrac{1}{R_2}$ ; ostatné fungujú ďalej.
Výsledný odpor vedľa seba je menší ako najmenší z odporov; dva rovnaké → polovica.
Spotrebiče v byte sú zapojené vedľa seba, každý má 230 V.

Zapojenie za sebou a vedľa seba