W skład najprostszego obwodu elektrycznego wchodzą: odbiornik energii elektrycznej (np. silnik, żarówka) i źródło napięcia (np. bateria, ogniwo). Akumulator i kondensator mogą być źródłami napięcia (gdy pobieramy z nich prąd) oraz odbiornikami energii (gdy je ładujemy). W obwodzie prąd zawsze płynie po drodze zamkniętej – od dodatniego bieguna źródła napięcia do odbiornika, następnie przez odbiornik, z odbiornika do ujemnego bieguna źródła napięcia i wewnątrz samego źródła od jego bieguna ujemnego do dodatniego. Mówiąc o napięciu prądu na jakimś elemencie obwodu (np. oporniku), mamy na myśli różnicę potencjałów między punktami znajdującymi się na końcach tego elementu. Ponieważ prąd płynie przez dany element od punktu o wyższym potencjale do punktu o niższym potencjale, to często mówi się o spadku napięcia na rozpatrywanym elemencie (napięcie = spadek napięcia).

Każdy rzeczywisty obwód elektryczny można przedstawić za pomocą schematycznego rysunku, w którym poszczególne elementy obwodu reprezentowane są poprzesz odpowiednie symbole. Symbole najczęściej występujących w obwodach elementów zawarto w poniższej tabeli.

Źródła napięcia i odbiorniki możemy ze sobą łączyć na dwa podstawowe sposoby: równolegle i szeregowo.

W pierwszej kolejności zajmijmy się połączeniem równoległym:

• Napięcie na wszystkich elementach układu, które są połączone równolegle jest jednakowe (napięcie jest bowiem różnicą potencjałów między punktami na końcach danego elementu)
• Suma natężeń prądów, które wpływają do węzła (połączenia kilku przewodów) jest równe sumie natężeń prądów wypływających z węzła. Jest to treść pierwszego prawa Kirchhoffa, które jest szczególnym przypadkiem zasady zachowania ładunku elektrycznego.

W sposób równoległy podłączane są np. wszelkie urządzenia czerpiące prąd z domowej sieci elektrycznej. Równolegle możemy łączyć również źródła napięć, co może być korzystne w przypadku zasilania obwodu o stosunkowo niewielkim oporze (o oporze więcej w rozdziale 11.3). Na Rys. 1. przedstawiono dwa oporniki połączone ze sobą równolegle.

Rys. 1.

Drugim podstawowym rodzajem połączenia jest połączenie szeregowe:

• Przez wszystkie elementy połączone szeregowo płynie prąd o jednakowym natężeniu
• Napięcia podłączonych w ten sposób źródeł napięć dodajemy, np. jeśli mamy połączone szeregowo dwa oporniki, to napięcie na układzie tych oporników jest sumą napięć na poszczególnych opornikach

Połączenie szeregowe wykorzystuje się np. w akumulatorach i bateriach. Jest to spowodowane faktem, że jeśli połączymy np. dwa takie same źródła napięcia w sposób szeregowy, to uzyskujemy w ten sposób baterię, która jest źródłem w przybliżeniu dwukrotnie większego napięcia. Na Rys. 2. przedstawiono dwa oporniki połączone ze sobą szeregowo.

Rys. 2.

Zadania do zrobienia:

1. Ustal czy oporniki na rysunku poniżej są połączone równolegle czy szeregowo.

2. Rozpatrzmy obwód przedstawiony na poniższym schemacie.  Wartości napięć i natężeń prądów są następujące: ­, ,  i . Oblicz napięcia na żarówkach ,  i natężenia , , , .

Odp.: , , , ,

Jeśli jesteś zainteresowany/a dodatkowymi materiałami dotyczącymi tego zagadnienia, to pod poniższymi linkami znajdziesz płatne (60 zł każde) dwugodzinne nagrania z omówieniem teorii i rozwiązaniami zadań maturalnych w tej tematyce:

https://szkolamaturzystow.pl/kurs/kurs-maturalny-fizyka-prad-elektryczny-staly-1

https://szkolamaturzystow.pl/kurs/kurs-maturalny-fizyka-prad-elektryczny-staly-2