串聯(lián)和并聯(lián)電阻器
出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2023-03-16 16:28:28
在之前的教程中,我們學習了如何將各個電阻器連接在一起以形成串聯(lián)電阻器網(wǎng)絡或并聯(lián)電阻器網(wǎng)絡,并且我們使用歐姆定律來查找每個電阻器組合上的各種電流和電壓。但我們也可以將電阻串并聯(lián)組合在一起。
如果我們想在同一電路中以“同時”并聯(lián)和串聯(lián)組合方式將各種電阻器連接在一起以產(chǎn)生更復雜的電阻網(wǎng)絡,我們?nèi)绾斡嬎氵@些電阻組合的組合或總電路電阻、電流和電壓呢?
將串聯(lián)和并聯(lián)電阻網(wǎng)絡組合在一起的電阻電路通常稱為電阻組合或混合電阻電路。計算電路等效電阻的方法與任何單個串聯(lián)或并聯(lián)電路的方法相同,希望我們現(xiàn)在知道串聯(lián)電阻器承載完全相同的電流,并聯(lián)電阻器兩端具有完全相同的電壓。
例如,在下面的電路中計算取自 12v 電源的總電流 ( I T )。
乍一看,這似乎是一項艱巨的任務,但如果我們仔細觀察,就會發(fā)現(xiàn)兩個電阻器R 2 和 R 3 實際上都以“串聯(lián)”組合連接在一起,因此我們可以將它們加在一起產(chǎn)生一個等效電阻與我們在串聯(lián)電阻教程中所做的相同。因此,該組合的合成電阻為:
R 2 + R 3 = 8Ω + 4Ω = 12Ω
所以我們可以 用一個電阻值 12Ω的電阻代替上面的電阻R 2 和 R 3
所以我們的電路現(xiàn)在有一個與電阻器R 4 “并聯(lián)”的電阻器R A。在并聯(lián)方程中使用我們的電阻器,我們可以使用兩個并聯(lián)連接電阻器的公式將此并聯(lián)組合減少為單個等效電阻器值R (組合),如下所示。
由此產(chǎn)生的電阻電路現(xiàn)在看起來像這樣:
我們可以看到剩余的兩個電阻R 1和R (梳狀)以“串聯(lián)”組合連接在一起,并且它們可以再次加在一起(電阻串聯(lián)),因此A點和B點之間的總電路電阻為給出為:
R (ab) = R comb + R 1 = 6Ω + 6Ω = 12Ω
這樣就可以用一個12Ω的電阻代替上面原來電路中原來連在一起的四個電阻。
通過使用歐姆定律,流經(jīng)電路的電流值 ( I ) 計算如下:
然后我們可以看到,任何由多個電阻組成的復雜電阻電路都可以通過使用上述步驟替換所有串聯(lián)或并聯(lián)連接在一起的電阻,將其簡化為只有一個等效電阻的簡單單個電路。
我們可以更進一步,使用歐姆定律找到兩個支路電流I 1和I 2,如圖所示。
V (R1) = I*R 1 = 1*6 = 6 伏特
V (RA) = V R4 = (12 – V R1 ) = 6 伏
因此:
I 1 = 6V ÷ R A = 6 ÷ 12 = 0.5A 或 500mA
I 2 = 6V ÷ R 4 = 6 ÷ 12 = 0.5A 或 500mA
由于兩個支路的電阻值相同,均為12Ω,因此I 1和I 2的兩個支路電流也相等,均為0.5A(或500mA)。因此,總電源電流I T為:0.5 + 0.5 = 1.0 安培,如上計算。
在進行這些更改后,使用復雜的電阻器組合和電阻網(wǎng)絡有時更容易繪制或重新繪制新電路,因為這有助于作為數(shù)學的視覺輔助。然后繼續(xù)更換任何串聯(lián)或并聯(lián)組合,直到找到一個等效電阻R EQ 。讓我們嘗試另一個更復雜的電阻組合電路。
電阻串聯(lián)和并聯(lián)示例 No2
找出以下電阻組合電路的等效電阻R EQ 。
同樣,乍一看,這個電阻梯形網(wǎng)絡似乎是一項復雜的任務,但和以前一樣,它只是連接在一起的串聯(lián)和并聯(lián)電阻的組合。從右側(cè)開始,使用兩個并聯(lián)電阻的簡化方程,我們可以找到R 8到R 10組合的等效電阻,并將其稱為R A。
R A與R 7串聯(lián),因此總電阻將為R A + R 7 = 4 + 8 = 12Ω,如圖所示。
這個12Ω的電阻值現(xiàn)在與R 6并聯(lián),可以計算為R B。
R B與R 5串聯(lián),因此總電阻將為R B + R 5 = 4 + 4 = 8Ω,如圖所示。
這個8Ω的電阻值現(xiàn)在與R 4并聯(lián),可以計算為R C ,如圖所示。
R C與R 3串聯(lián),因此總電阻將為R C + R 3 = 8Ω,如圖所示。
這個8Ω的電阻值現(xiàn)在與R 2并聯(lián),從中我們可以計算出R D為:
R D與R 1串聯(lián),因此總電阻將為R D + R 1 = 4 + 6 = 10Ω,如圖所示。
然后,上面由十個串聯(lián)和并聯(lián)組合連接在一起的獨立電阻組成的復雜組合電阻網(wǎng)絡可以僅用一個值為10Ω的等效電阻 ( R EQ )代替 。
在求解由串聯(lián)和并聯(lián)支路的電阻組成的任何組合電阻電路時,我們需要采取的步是識別簡單的串聯(lián)和并聯(lián)電阻支路,并用等效電阻替換它們。
這一步將使我們能夠降低電路的復雜性,并幫助我們將復雜的組合電阻電路轉(zhuǎn)換為單個等效電阻,記住串聯(lián)電路是分壓器,并聯(lián)電路是分流器。
但是,計算不能簡化為使用等效電阻的簡單并聯(lián)或串聯(lián)電路的更復雜的 T-pad 衰減器和電阻橋網(wǎng)絡需要不同的方法。這些更復雜的電路需要使用基爾霍夫電流定律和基爾霍夫電壓定律來解決,這將在另一個教程中進行處理。
在下一個關于電阻器的教程中,我們將研究包括電阻器在內(nèi)的兩點之間的電勢差(電壓)。
下一篇:線圈電感的基礎教程
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