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复杂电路电阻串联并联如何判断(通过对电阻串联)

复杂电路电阻串联并联如何判断(通过对电阻串联)I=I1=I2=I3由于没有其它支路分流电流,所以,串联电路中流过每个电阻的电流是相等的,即:电阻串联电路1、电阻串联电路特点(1)电阻串联电路电流

在《电阻定律、欧姆定律、焦耳—楞次定律是什么?图文详解,一看就懂》一文中介绍了欧姆定律的概念;在《实例介绍如何利用定义、定律计算电路的电阻、电压、电流等参数》一文中介绍了利用欧姆定律计算简单电路电流、电压、电阻;在《什么是电路模型?电路有几种工作状态、几种连接方式?您了解吗?》一文中介绍了电路的串联、并联和混联这三种连接方式。

本文分享串联电路、并联电路、混联电路分析、计算方面的知识,通过学习串联电路、并联电路、混联电路分析计算方面的知识,可以进一步掌握欧姆定律、电流、电压、电阻的基本概念,学会解决实际工作中所遇到的电路方面的一些简单问题。

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一、串联电路分析

电阻的串联连接,就是将两个或两个以上的电阻依次首尾顺序连接,中间没有其它分支电路,只有一条通路。如下图所示的电路中,电阻 R1、R2、R3依次连接,形成串联关系,再连接到电源U上。

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电阻串联电路

1、电阻串联电路特点

(1)电阻串联电路电流

由于没有其它支路分流电流,所以,串联电路中流过每个电阻的电流是相等的,即:

I=I1=I2=I3

这就像一条没有支流的河流,在这条河流的每个位置,其流量是一样的。实际电路中,可以通过使用万用表的电流挡分别测量A、B、C、D各点的电流,其结果肯定是和上述完全一致。

(2)电阻串联电路电压

在串联电路的总电压,是各个电阻上的分电压之和,即:

U=U1 U2 U3

使用万用表电压挡分别测量AB、BC、CD和AD之间的电压,可以验证该结论成立。

(3)电阻串联电路电阻

将U=U1 U2 U3的两边都除以电流I,可得:

U/I=U1/I U2/I U3/I

由于I=I1=I2=I3,因此:U/I=U1/I U2/I U3/I=U1/I1 U2/I2 U3/I3

根据欧姆定律,U/I=R、U1/I1=R1、U2/I2=R2、U3/I3=R3,因此:

R=R1 R2 R3

即电路的总电阻R(等效电阻),则等于各串联电阻(R1、R2、R3)之和。R称做R1、R2、R3串联的等效电阻。如下图所示,在进行电路分析时,常用等效电阻来替代一组相互连接的电阻,以利于简化电路、方便计算。

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串联电阻及其等效

通常电阻R1、R2…Rn串联后的等效电阻可以记作R=R1 R2 … Rn。

电阻的串联就好比是几根水管连接在一起,每根水管就像是电阻,几根水管连接在一起,水流是从同一根水管流出,水流大小不变,只不过是水管的总长度增加了,是每根水管长度之和。

(4)电阻串联电路的功率

将U=U1 U2 U3同乘以电流I,得:UI=U1I U2I U3I

由于I=I1=I2=I3、UI=PU、U1I=P1、U2I=P2、U3I=P3

因此:P=P1 P2 P3

所以可得: 串联电阻的总功率等于各电阻的分功率之和。

(5)电阻串联电路的电压分配

由于I=I1=I2=I3、I=U/R、I1=U1/R1、I2=U2/R2、I3=U3/R3

所以:I=U/R=U1/R1=U2/R2=U3/R3,

即:串联电路中各电阻两端的电压与各电阻的阻值成正比,电阻越大,分配的电压越大;电阻越小,分配的电压也越小。

如果是两个电阻R1和R2串联,I=I1=I2、U/(R1 R2)=U1/R1=U2/R2,则:

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上述就是两个电阻R1和R2串联后的分压公式。

我们可以推导n个电阻串联的电路中,第i个电阻两端的电压为:

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通常把上述公式称为电阻串联的分压公式。

(6)电阻串联电路的功率分配

由于I=I1=I2=I3,所以:

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即串联电路中各电阻消耗的功率与各电阻的阻值成正比。

2、电阻串联电路分析、计算实例

【例1】在下图中,已知流经电阻 R1的电流为 I1=3A,试说明流经电阻 R2的电流 I2为多少?

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解:根据串联电路中电流处处相等得,I1=I2=3A。

【例2】下图所示的电阻串联电路中,已知R1=2Ω,R2=3Ω,U2=6V,U=20V。求:(1)电路中的电流I;(2)R1和R3两端的电压;(3)电阻R3;(4)等效电阻R。

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解:(1)根据欧姆定律,有I2=U2/R2=6/3=2A

因为是电阻串联电路,所以I=I2=2A

(2)R1两端的电压U1=R1I1=R1I=2*2=4V

因为U=U1 U2 U3,所以R3两端的电压U3=U-U1-U2=20-4-6=10V

电阻R3=U3/I3=10/2=5Ω

等效电阻R=R1 R2 R3=2 3 5=10Ω

【例3】下图 所示是常见的分压器电路。已知电路的输入电压 UAB为 220V,电位器R=200Ω,当电位器触点在中间位置时,求输出电压UCD。

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解:当电位器触点在中间位置时,上、下电阻各为 100Ω,利用分压公式即可求出输出电压,输出电压

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分压器为电压连续可调的分压器,当电位器触点上下移动时,输出电压UCD在0~UAB之间连续可调。

3、电阻串联电路的应用

电阻串联电路的应用十分广泛。在工程上,常利用串联电阻的方法来限制电路中的电流,如;常用的有电动机串电�降压启动��、电子电路中�二极管��串联�限流电阻��等;也用串联电阻的分压作用来实现一定分压要求,如用几个电阻构成分压器,使同一电源能供给不同的电压;利用串联电阻扩大电压表的量程。

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二、并联电路分析

电阻的并联是将若干个电阻的一端共同连接在电路的一点上,把它们的另一端共同连接在电路的另一点上,如下图(a)所示,下图(b)所示为其等效电路。

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电阻并联电路

1、电阻并联电路特点

(1)电阻并联电路电压

由电阻并联的连接方式可以看出,所�并联电阻��首端的电位相同、末端的电位也相同,所以并联电阻两端的电压(即电位差)相等。上图中,电阻R1、R2、R3两端的电压U1、U2、U3的关系为:

U1=U2=U3=U

(2)电阻并联电路电流

我们可以用万用表的电流挡分别测量通过电阻R1、R2、R3的电流I1、I2、I3以及干路电流I,可以得到:

I=I1 I2 I3

n个电阻并联的电路中流经第i个电阻的电流为

Ii=U/Ri

上这个公式可以看出:流过各并联电阻的电流与其阻值成反比,即阻值越大的电阻分配到的电流越小,阻值越小的电阻分配到的电流越大,这就是并联电路的分流原理,通常把上式叫做电阻并联的分流公式。

(3)电阻并联电路电阻

由上图中。可以看出:

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即并联电路的总电阻(等效电阻)的倒数等于各电阻的倒数之和。

通常电阻R1和R2并联后的等效电阻可以记作R=R1//R2。

当n个等值电阻R0并联时,其等效电阻为:

R=R0/n。

当二个电阻R1R2并 联时,其等效电阻为:

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电阻的阻值越并越小,就好比是将几根水管并排在一起,这几根水管并排在一起,相当于各水管的水流叠加在一起,总的水流变大,水管阻碍水流的程度变小了。

(4)电阻并联电路功率

将I=I1 I2 I3同乘以电压U,得:UI=UI1 UI2 UI3,由于U1=U2=U3=U

所以根据功率定律,可得P=P1 P2 P3

即并联电阻的总功率等于各电阻的分功率之和,这是串联与并联电路唯一相同之处,这也是因为能量总是守恒的,与电路的连接方式无关。

(5)电阻并联电路电流分配

由于U1=U2=U3=U,所以:

U=R1I1=R2I2=R3I3=IR

即电路中通过各个电阻的电流,与各个电阻的阻值成反比。

如果是两个电阻R1和R2并联,每个电阻所通过的电流为:

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(6)电阻并联电路功率分配

由于U=U1=U2=U3

所以:

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即并联电路中通过各个电阻消耗的功率与各个电阻的阻值成反比。

2、电阻并联电路分析、计算实例

【例1】有一个1000Ω的电阻,分别与10Ω、1000Ω、1100Ω的电阻并联,并联后的等效电阻各为多少?

解:并联后的等效电阻分别为

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【例2】有2�白炽灯��,它们的额定电压都是220V,A灯的额定功率为40W,B灯额定功率为100W,电源电压为220V。(1)将它们并联连接时,白炽灯的电阻分别为多少?它们能正常工作吗?功率分别为多少?哪一盏灯亮?(2)将它们串联连接时,白炽灯的电阻分别为多少?它们能正常工作吗?实际功率分别为多少?哪一盏灯亮?

解:无论是串联还是并联,白炽灯的电阻是不变的,首先计算灯泡的电阻

(1)白炽灯并联时,白炽灯的电阻分别为:

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因为白炽灯在额定电压下工作,所以白炽灯并联时能正常工作,其功率分别为其额定功率,即40W和100W,100W的B灯亮。

(2)白炽灯串联时,白炽灯的电阻不变,仍为RA=1210Ω,RB=484Ω,二个白炽灯的电压分别为:

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白炽灯的实际功率分别为:

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因为白炽灯在串联时,不是在额定电压下工作,所以白炽灯串联时不能正常工作,其实际功率分别为20.4W和8.2W,A灯亮。

3、电阻并联电路的应用

电阻并联电路的应用十分广泛。在工程上,常利用并联电阻的分流作用来实现一定要求,如利用并联电阻��电流表�表的量程。同时,额定电压相同的负载几乎都采用并联,这样,既可以保证用电器在额定电压下正常工作,又能在断开或闭合某个用电器时,不影响其他用电器的正常工作。

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三、混联电路的分析

在实际应用中,电路中的电阻,大多不是单纯的串联或并联,而是既有串联又有并联,这种既有串联又有并联的连接方式叫做电阻的混联,如下图所示。

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电阻混联电路

对混联电路,有的比较直观,可以直接看出各电阻之间的串、并联关系,如上图中为R1与R2串联后与R4并联,再与R3串联的电路,则其等效电阻可以写为:

R=(R1 R2)//R4 R3

【例1】如上图所示的电阻混联电路中,已知R1=R2=2Ω,R3=4Ω,R4=4Ω,求等效电阻R。

解:R=(R1 R2)//R4 R3=(2 2)//4 4=4//4 4=6Ω

有的电路则比较复杂,不能直接看出各电阻之间的串、并联关系,如下图所示为电阻混联电路,可以按照以下步骤操作。

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复杂的电阻混联电路

① 将混联电阻分解成若干个电阻的串联、并联,��串并联�联的特点进行计算,分别求出它们的等效电阻。

② 用求出的等效电阻取代电路中的串联、并联电阻,得到混联电路的等效电路。

③ 若等效电路中仍是混联电路,继续按照步骤②化简,以得到不含支路的等效电路。

④ 根据欧姆定律、串联电路、并联电路的特点列方程进行计算。

【例2】上图所示的电阻混联电路,已知R1=R4=4Ω,R2=R3=1Ω,R5=4Ω ,求等效电阻R

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混联电路的等效变换

解:(1)R1与R4为并联,其等效电阻R′=R1//R4,

R′=R1R4/(R1 R4)=4*4/(4 4)=2Ω;

(2)R2与R3为串联,其等效电阻R″=R2 R3,R″=1 1=2Ω。

(3)R′与R″为串联,其等效电阻为R’’’=R′ R″=2 2=4Ω。

(4)R5与R’’’为并联,总电阻R=R5R’’’/(R5 R’’’)=4*4/(4 4)=2Ω

即:总的等效电阻为R=[ ( R1//R4) ( R2 R3) ]//R5,带入得R=2Ω。

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今天有关串联电路、并联电路、混联电路分析、计算方面的知识分享,到此为止。如果觉得对您的工作有所帮助,就请点个赞、收藏起来吧!请关注我!精彩内容、满满干货定期分享,不要错过我的分享!

自我介绍

我是资深电工老吴,扎根行业四十余年,专注工程设计,涉足电力、冶金、建筑、市政、矿山、轻工等领域的发电、变电、配电、新能源、电气及自动化等工程,喜欢分享工作、生活,分享一切快乐与美好。

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