在電路中,電阻的連接形式是多種多樣的,其中最簡單和最常用的是串聯(lián)與并聯(lián)。
一、電阻的串聯(lián)
如果電路中有兩個或兩個以上電阻一個接一個地順序相連,并且在這些電阻中通過同一電流,則這樣的連接方式稱為電阻的串聯(lián)。圖1(a)所示為n個電阻串聯(lián)的電路。
圖1電阻的串聯(lián)
n個電阻串聯(lián)可用一個等效電阻req來代替,如圖1(b)所示,等效的條件是在同一電壓u的作用下電流i保持不變。等效電阻等于各個串聯(lián)電阻之和,即
(1)
顯然,等效電阻req必大于任一個串聯(lián)的電阻。
串聯(lián)電阻上的電壓有如下分壓公式
(2)
可見,串聯(lián)電阻上電壓的分配與電阻成正比。式(2)稱為分壓公式。
電阻串聯(lián)的應(yīng)用很多。譬如在負載的額定電壓低于電源電壓的情況下,通常需要與負載串聯(lián)一個電阻,以降落一部分電壓。有時為了限制負載中通過過大的電流,也可以與負載串聯(lián)一個限流電阻。如果需要調(diào)節(jié)電路中的電流時,一般也可以在電路中串聯(lián)一個變阻器來進行調(diào)節(jié)。另外,改變串聯(lián)電阻的大小可以得到不同的輸出電壓。
二、電阻的并聯(lián)
如果電路中有兩個或兩個以上電阻連接在兩個公共的結(jié)點之間,則這樣的連接方式稱為電阻的并聯(lián)。在各個并聯(lián)支路(電阻)上的電壓為同一電壓。圖2(a)所示是n個電阻并聯(lián)的電路。
圖2電阻的并聯(lián)
n個電阻并聯(lián)也可用一個等效電阻req來代替,如圖2(b)所示。等效電導等于并聯(lián)的各電導之和,即
(3)
或
(4)
電阻并聯(lián)時各電阻中的電流為:
(5)
可見,并聯(lián)電阻上電流的分配與電導成正比,即與電阻成反比。當其中某個電阻較其他電阻大很多時,通過它的電流就較其他電阻上的電流小很多,因此,這個電阻的分流作用常可忽略不計。
一般負載都是并聯(lián)運用的。負載并聯(lián)運用時,它們處于同一電壓之下,任何一個負載的工作情況基本上不受其他負載的影響。并聯(lián)的負載電阻愈多(負載增加),則總電阻愈小,電路中總電流和總功率也就愈大。但是每個負載的電流和功率卻沒有變動(嚴格地講,基本不變)。
三、電阻的串并聯(lián)
電路中有電阻的串聯(lián),又有電阻的并聯(lián),這種連接方式稱電阻的串并聯(lián)。
例1計算圖示電路中各支路的電壓和電流。
圖3
解:通過分析電阻的串并聯(lián)關(guān)系化簡電路,求出等效電阻,再根據(jù)串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流的特點,求解支路電流和電壓。
注意:
從以上例題可歸納出求解串、并聯(lián)電路的一般步驟:
①求出等效電阻或等效電導;
②應(yīng)用歐姆定律求出總電壓或總電流;
③應(yīng)用歐姆定律或分壓、分流公式求各電阻上的電流和電壓;
④以上的關(guān)鍵在于識別各電阻的串聯(lián)、并聯(lián)關(guān)系!