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电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)2)电阻串联电路中电流处处相等下图是电阻串联电路的等效电路示意图。1)电阻串联电路中总电阻越串越大电阻串联电路中,串联后的总电阻等于各参与串联电阻的阻值之和,即总电阻R=R1 R2 R3 ......由此可见,电阻串联后的总电阻会增大,即电阻串联越多,电路总的电阻就越大。

电阻串联电路

任何复杂的电路经过各种等效和简化后都可归纳为两种电路:一是串联电路;二是并联电路。所以掌握串联电路和并联电路是分析各种电路工作原理的关键。

1、电阻串联电路

电阻串联电路是各种串联电路的基础,需要深入掌握电阻串联电路的特性和工作原理。

下图所示是电阻串联电路,没有其它的元器件,所以称为纯电阻电路。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(1)

电路中,电阻R1和R2的引脚头尾相连,这种连接方式称为串联,从而构成两个电阻的串联电路, V是该电路中的直流工作电压。

1)电阻串联电路中总电阻越串越大

电阻串联电路中,串联后的总电阻等于各参与串联电阻的阻值之和,即总电阻R=R1 R2 R3 ......

由此可见,电阻串联后的总电阻会增大,即电阻串联越多,电路总的电阻就越大。

下图是电阻串联电路的等效电路示意图。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(2)

2)电阻串联电路中电流处处相等

在串联电路中流过各串联电阻的电流相等,且等于串联电路中的总电流。如下图所示。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(3)

如果电路中有3只或更多的电阻相串联,流过各电阻的电流也是相等的,且也等于串联电路中的总电流。

当电源电压 V大小保持不变时,若串联电路中总的电阻在增大,则电路中总的电流将减小,流过串联电路中各电阻的电流也将减小。

电阻串联电路的这一电流特性揭示了这样的一个特性:串联电路中,各电阻要么同时有电流流过,电路中有电流流动,要么各串联电阻中都没有电流流过,电路中没有电流。

串联电路电流处处相等特性适合于各种元器件构成的串联电路,利用这一特性,在知道串联电路中流过一个元器件的电流特性后,就能知道串联电路中其它元器件中的电流特性。

串联电路中电流处处相等特性对电路故障检查的意义重大。电路故障检修中,制药测得电路中的任何一只电阻有电流流过,便可以知道这一电路工作是正常的,反之,只要测量电路中任何一只电阻中没有电流流过,那说明这一电路中没有电流的流动。

前面讲解了利用电路特性指导电路故障检查的思路,在电路故障检修中,就是像这样对形形色色的故障进行逻辑分析和检查,如果不了解电路的工作原理和特性,检修工作就一定带有盲目性,甚至是错误的。

3、电阻串联电路电压降特性

根据欧姆定律可知,电阻上的电压等于该电阻的阻值与流过的电流之积。在串联电路中,各电阻上的压降之和等于加到这一串联电路上的电源电压。

例如,由3只电阻构成的串联电路在直流电压为3V的电源上,3只电阻上的压降之和等于3V。见下图。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(4)

了解串联电路的电压特性对串联电路故障的检修有益,

1)电路故障检修中,测量电压比测量电流方便许多,测量电流时需要断开电路,再串入万用表,而测量电压不需要断开电路,直接将两只表笔并联在电阻两端即可。如果需要测量流过串联电路中某一只电阻的电流,直接测量该电阻上的电压,再除以电阻的阻值即可得到流过该电阻的电流。

2)如果测量到串联电路中某个电阻上的电压为0V,同时直流电源电压正常,就可以说明串联电路中没有电流,存在开路故障,如下图所示。反之,若测量到某个电阻上有电压,说明这一串联电路工作正常。用这种测量电阻两端电压的方法检查串联电路是否开路非常方便。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(5)

4、抓住电阻串联电路分析中的主要矛盾

在电路分析中,要抓住电路中的主要矛盾,它是电路工作的关键,特别是电路中有许多元件时,如果能及时抓住电路中主要元器件的作用,就可以提高电路分析的速度和质量。

在电阻串联电路中,当其中某个电阻的阻值远小于其他电阻的阻值时,该电阻的作用在电路中可以忽略不计。此时可以将该电阻视为短路,即可以看成该电阻两根引脚之间被一根电阻为零的导线连通,这样,串联电路中就只有阻值大的电阻存在,

在电阻串联电路的分析过程中,要抓住阻值较大的电阻,它是串联电路中的主要矛盾,因为电阻值大的电阻其电压降也大。

下图所示串联电路中,流过各电阻的电流相等,这样阻值大的电阻上的压降大。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(6)

纯电阻串联电路比较简单,在掌握了上述电阻串联电路主要特性后,可以方便的进行电路的分析。电路分析中主要了解以下几点:

1)电路分析中要分清是不是串联电路,只有在串联电路中流过每一只电阻的电流大小才一样,如果电路中有其它支路,那么就不是串联电路。

2)如果串联电路中的电阻多于两只,串联电路的特性不变。

3)上述分析中没有说明流过串联电路中电阻的电流是直流还是交流,因为不管是直流还是交流,电阻都有相同的电路作用

4)纯电阻串联电路是其它各种串联电路的基础,实用电路中会出现其它元器件构成的串联电路,如电容串联电路、电阻和电容串联电路等,这些串联电路都可以用纯电阻串联电路进行等效,以理解它们的工作原理,所以纯电阻串联电路是所有串联电路的基本电路。

电阻串联电路故障处理

电子电路故障检修要有一定的思路,否则就是无头苍蝇,盲目乱撞。这里通过对电阻电路检修思路的描述,较为完整的介绍了电阻电路故障检修的思路和具体操作方法。

1、串联电路中的短路特征

掌握电路发生故障后的特征,即故障现象,是分析故障、检出故障的重要一环,通过这些故障特征可以分析出故障的可能原因。

下图是串联电路短路示意图。电路中,原来电阻R1和R2串联,现在电阻R2发生短路,这时串联电路会发生一系列变化。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(7)

1)电阻R2短路后,串联电路只有电阻R1的存在,此时电路的总阻值减小,减小为等于R1的阻值;

2)由于电路中的直流工作电压 V的大小没有变化,而串联电路的总电阻减小了,所以串联电路在电阻R2短路后电流会增大。电路中电流增大量的多少与被短路电阻R2的阻值有关,如果R2的阻值较大,短路后串联电路中电流增大量就比较大,这会造成电源 v的过流,当电源 V无法承受过大的电流时,电源就有被烧坏的危险。所以,串联电路中短路现象是有害的。

同时由于增大的电路也流过的串联电路中的其它电阻,也会对其它电阻造成过流,也存在损坏其它电阻的危险。

3)串联电路中,如果测量时发现流过某元器件的电流增大了,说明串联电路中存在短路现象。由于串联电路中某个电阻短路后电流会增大,这样,流过串联电路中其它电阻的电流也将会增大,其它电阻上的电压降就会增大。

4)串联电路中的短路故障是严重故障,它会因为流过串联电路中的电流增大而有损坏串联电路中所有元器件的危险

2、串联电路中的开路故障

下图是串联电路开路示意图。电阻串联电路发生开路现象时,无论串联电路中的那个环节出现了开路,电路都将表现为一种现象,即电路中没有电流的流动,这是开路故障的特征。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(8)

串联电路中,一般情况下开路故障对电路的危害不大。但是对于负载回路的开路,有时因为负载开路导致负载的驱动电路的电压升高,造成驱动电路出现故障。

3、电阻串联电路故障检查方法

检查电阻串联电路故障的方法有许多种,例如可以分别用万用表电阻档测量电路中各电阻的阻值等。在故障检测中往往会根据故障现象和具体电路情况,灵活选择检查方法。

1)开路故障检查方法

下图所示是两只电阻串联电路。如果这一电路工作在直流电路中,用万用表直流电压档测量R1两端的电压,便能知道电路是否存在开路故障。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(9)

如果这一电阻串联电路是工作在交流电路中,那么将万用表改成毫伏表的交流档测量R1两端的交流电压。使用数字式万用表的交流电压也能进行交流电路中的交流电压测量。

如果流过R1和R2的电流是交流电流,是不能用万用表的直流电压档测量的,用指针式万用表的直流电压档也不能测量50Hz以外的交流电压,因为指针式万用表的交流电压档是专门针对50Hz交流电压设计的。

2)短路故障的检查方法

理论上讲,检查电阻串联电路的短路故障也可以用上述测量R1两端电压的方法,如果R1两端电压比正常电压值高,在电压 V没有增大时可以说明电阻串联电路中存在短路故障,因为只有串联电路中存在短路故障才会使电路中电流增大,使R1两端的电压增大。

但是,上述串联电路故障检查存在一个问题,就是必须要知道R1两端的正常电压是多少,否则无法判断电路中的电流是不是增大了。所以这一检查方法存在不足。

检查电阻短路故障的最好方法是测量电阻的阻值,如果阻值为0,说明已短路,否则也排除了该电阻短路的可能性。

电阻并联电路

并联电路与串联电路是完全不同的电路,它们之间不能相互等效,并联电路的一些特性与串联电路完全相反。

各种元器件均可以构成并联电路,电阻并联电路是最基本的并联电路,所有复杂的电路都可以简化成电阻串联和电阻并联电路来进行工作原理的理解。

下图所示是电阻并联电路。电路中,电阻R1和R2两根引脚分别相连,构成两个电阻的并联电路, V是这一电路的直流工作电压。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(10)

R1,R2并联电路工作于交流电路中时,电路形式不变,只是直流电压 V改为交流信号。

分析并联电路时,要搞懂以下几个电阻并联电路特性

1、并联电路总电阻越并越小特性。

在电阻并联电路中,电路中的总电阻是越并联越小,这一点与串联电路的总电阻恰好相反。如果两只20K欧的电阻相并联,并联后总的电阻是其中一直电阻的一半,即为10K欧,如下图所示。并联后总电阻R小于每一个电阻的阻值。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(11)

在电阻并联电路中,各电阻并联后总阻值的倒数等于各参与并联电阻的倒数之和。

2、并联电路总电流等于各支路电流之和

下图所示电路中,从电源 V流出的电流分成两路,一路流过电阻R1,另一路流过电阻R2,根据节点电流定律可知,各支路电流之和等于回路中的总电流。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(12)

在并联电路的各支路中,支路中的电流大小与该支路中的电阻阻值大小成反比关系,阻值大的电阻支路中的电流小,阻值小的电阻支路中的电流大。如下图所示。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(13)

从R1和R2并联电路中可以看出,电源 V流出的总电流被分成两路,即总电流被分流了。

当有更多电阻并联时,可以将总电流分成更多的支路电流,只要适当选择各支路中电阻的阻值,便能使各支路获得所需要的电流大小。这样的电路称为分流电路,在实用电路中到处可见。

3、并联电阻两端电压相等特性

在电阻并联电路中,各并联电阻上的电压相等,如下图所示。因为R1和R2两只电阻相并联,所以他们上的电压是相等的。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(14)

如果电路中有更多的电阻并联,那么各并联电阻两端的电压都是相等的。

4、并联电路中主要矛盾是阻值小的电阻

并联电路中,若某一个电阻的阻值远远大于其它电阻的阻值,则该电阻不起主要作用,可以认为它是开路的,这样电路中就留下阻值小的电阻,如下图所示。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(15)

分析并联电路时,要抓住阻值小的电阻,它是这一电路中的主要矛盾,即阻值小的电阻在并联电路中起主要作用,这一点与串联电路正好相反。

四、电阻并联电路故障处理1并联电路中的短路特性

下图是并联电路中电阻R2被一根导线短路后的示意图。电路中,电阻R1、R2构成并联电路,但是R2被短路了,这样电路中的电阻R1也同样被短路。这一并联电路中的R2短路后,电路发生的变化如下图所示。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(16)

并联电路中,其主要作用的是阻值小的电阻,这是并联电路的一个重要特性,电阻R2被短路后,这条短路线就相当于一个电阻为零的电阻,并联在电阻R1和R2上,相当于是3只电阻的并联电路。

在电阻R2短路后,流过电阻R2的电流为零,因为电流从电阻很小的短路线流过,而不从电阻值比较大的R2流过。同理,电阻R1中的电流也为零,由此可见,在并联电路出现短路现象后,原来电路中的电阻R1,R2中均没有电流流过,这种情况的短路对电阻R1和R2没有危害,电流都集中流过短路线,这是电路短路的一个特性。

根据欧姆定律可知,由于短路线的电阻值几乎为零,此时流过短路线的电流理论上为无穷大。实际电路中,由于电源 V内阻的存在,电流不会为无穷大,但也是很大的,而这一电流就是电源 V所流出的电流,显然这时对电源 V而言是重载,将有烧坏电源 V的危险。

上面所说的R2短路是指R2两根引脚之间被另一根导线短路,在自然发生的短路种情况并非如此,而是电阻本身内部发生了短路,这时就会有很大的电流流过短路的电阻,将这一电阻烧坏。显然,这种元器件本身短路与元器件引脚之间被导线短路是不同的,但是对电源而言,这两种短路对电源的危害是一样的。

2、并联电路中开路特性

下图是并联电阻中电阻R2开路后的示意图。电路中,电阻R1与R2构成并联电路,但是R2开路,这样电路中就只有电阻R1。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(17)

电阻R2的开路具体可以表现为这样几种形式:一是电阻两根引脚之间的电阻体某处开裂;二是电阻的一根引脚断路;三是电阻两根引脚所在的铜箔电路某一处开裂,这可视为电阻开路。

这一并联电路中的R2开路后,电路会发生如下变化:

1)这一并联电路的总电阻值增大,原先总电阻为R1和R2的并联值,现在为R1的阻值,R1的阻值大于R1和R2的并联值。

2)对于直流工作电压 V而言,电阻R1和R2是这一直流工作电压的负载。当负载电阻比较大时,流过负载电阻的电流就比较小,也就是要求电源 V流出的电流比较小,通常将这一状态称为电源的负载比较轻。当负载电阻比较小时,流过负载电阻的电流就比较大,通常将电路的这一状态称为电源的负载比较重。当并联电路中的某只电阻开路后,电路的总电流下降,说明电源的负载轻了。

3)电阻R2支路中的电流为零,电阻R1支路中的电流大小不变。并联电路的总电流减小,这一点与串联电路不同。

3、电阻并联电路故障检查方法

电阻并联电路的开路故障和短路故障检查方法与电阻串联电路不同,这是因为并联电路和串联电路的结构不同。

1)开路故障检查方法

下图是电阻并联电路故障检查示意图。电路断电情况下,用万用表电阻档测量并联电路的总电阻(两表笔分别接电路地线和电源 V端,正常情况下,测量的总电阻应小于R1,也小于R2。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(18)

如果测量的阻值大于R1和R2中的任一个,说明电路中的R1或R2开路,具体是那只电阻开路,还要具体分析,或改用测量每只电阻支路电流的方法来确定。

2)短路故障检查方法

如果测量的总电阻为零,说明这一并联电路存在短路故障,短路的具体部位和性质不能确定,需要进一步检查。但是已确定这一电路存在短路故障,这对故障检修意义重大,它确定了故障电路的范围,同时明确了进一步检查的方向。

4、负载短路对电源的影响

如果电源电路的负载电路被导线短路,如下图所示,由于负载电阻R被短路,使负载两端电压为零,这样流过负载R的电流为零。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(19)

流过负载电阻R的电流虽然等于零,但并不是表示流过电源的电流也等于零,恰恰相反,流过电源的电流增大了很多,由于负载电阻短路,电源处于短路所在的回路中,由于电源的内阻阻值很小,所以此时的电流非常大,这一电流称为短路电流。

由于短路时流过电源的电流非常大,这一电流是电源输出的,它全部流过电源内部的内电阻,电源起初会发热,温度高到一定程度后就超出了电源的承受能力,最终会烧坏电源,电路的这种状态称为电源短路。

放在电路开路和短路对电源的影响是不同的。

1)短路影响

电路发生短路是相当危险的,很容易损坏电源和电路中的其它元器件。使用中,要防止电源短路,发生短路时,电源的端电压等于零。

2)开路影响

负载电路开路时电路中没有电流的流动,及没有电流流过负载和电源本身,这种状态称为电源的空载,相当于电源没有介入负载。

开路后,对负载没有危害,一般情况下,对电源也不存在危害,但有些情况下,负载开路会损坏电源。

五、电阻串并联电路

电阻串并联电路是电阻串联电路与电阻并联电路的组合电路。

下图所示是由3只电阻构成的电阻串并联电路,电路中的电阻R1和R2并联,然后再与电阻R3串联,该电路是纯电阻的串并联电路。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(20)

纯电阻的串并联电路还可以有其它的电路形式,可以有更多的电阻进行串并联,串联电路的特征是,电路中的部分电阻进行并联,然后再与其它电阻进行串联,除电阻可以构成串并联电路外,其他的各种元器件都可以构成串并联电路,电阻串并联电路是最基本的串并联电路。

1、电阻串并联电路总电阻特性

串并联电路具有串联电路和并联电路的一些共同特性。

在电阻串并联电路中,电路的总电阻等于个并联电阻的并联值与其它串联电阻值之和,及电路中的R1,R2并联后,再与电阻R3串联,下图是等效过程示意图。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(21)

如果需要计算串并联电路的总电阻,一般先计算所有并联电阻的并联阻值,然后进行串联计算。

2、电阻串并联电路电流特性

下图是电阻串并联电路中电流示意图,电路中的总电流分别流过电阻R1和R2,再通过电阻R3流到地端。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(22)

3、电阻串并联电路电压特性

下图所示电路中电阻R1和R2上的电压相等,电阻R3上的电压加上R1上的电压等于 V。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(23)

电路分析中会出现这样一个问题,即当电路中的电阻R1开路后,电阻R3上的电压是增大还是减小。分析这一问题的关键是看电阻R1开路后,流过R3的电路是增大还是减小,因为电阻两端的电压等于流过电阻的电流乘以电阻值,R3电阻值在R1开路前与开路后是不变的。

由于流过电阻R3的电流是这一电路中的总电流,而在电压 V不变时,电路的总电阻大小决定了电路中的电流大小,这样,这一问题的分析就变成了R1开路前后这一串并联电路总电阻的变化。

电阻R1开路前,R1与R2是并联的,并联电路使总电阻减小,这样在R1开路后只有电阻R2,与原来的R1和R2并联阻值相比,电阻值增大,由此可知,在R1开路后这一串并联电路的总电阻增大了,所以这一串并联电路的总电流是减小了。流过电阻R3的电流减小,R3上的电压也减小。

通过上述分析可知,分析电阻R1开路后电阻R3上的电压是增大还是减小时,对电路的分析是一步步进行的,在整个分析过程中,电路分析就是一种将各种各样的电路特性综合起来运用的过程。

4、电阻串并联电路故障检查方法

下图是电阻串并联电路故障检查示意图。检查电子电路故障要抓住电路中的关键电路,在电阻串并联电路中,串联电阻R3时电路中的关键,因为R3开路将造成整个电阻串并联电路中没有电流,所以重点测量串联电阻R3。

电阻并联实际应用电路图(元器件15-电阻串联)(24)

如果测量R3上电压为0,在直流电压 V正常的情况下,说明这一电阻串并联电路中没有电流流过,电路中存在开路故障。

如果测量R3上电压正常,说明这个电阻串并联电路正常。

、测量R3上电压比正常值大,说明流过电阻串并联电路的电流增大,原因是R1或R2存在短路故障,或是R1,R2中有一只电阻阻值减小。

如果测量R3上电压比正常值小,说明R1或R2中有一只电阻开路。

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