電路的串聯和并聯是最基本的電路連接方式,無論是維修電工的執業證考點中還是在電機工程學中,并聯電路和串聯電路都是重要的考點,需要認真學習。
什么是串聯電路
串聯顧名思義就是一串串的鏈接在一起;我們看上圖中有兩個以上的電阻,就是一個接著一個成串的鏈接在一起,組成一個沒有分支的電路,這種鏈接方式的電路就是串聯電路;當串聯的是電阻時,就是串聯電阻。這個電阻可以是純粹的電阻,也可以是任何有阻值的元器件(如負載甚至導線本身)。
串聯電阻及電流和電壓的大小
串聯電路電流:由于串聯電路沒有分支,所以電路中電流是相同的(就好比水流一樣,水量都從一個線路流出時流量都是相同的,但有時候水可以堆積,但是電荷在電路中不能堆積,也不能在流動中自行消失。)。即,不論是電阻大的地方,還是電阻小的地方,電流大小是相等的。
串聯電路電壓:因為串聯電路各段電流是相同的,這樣,根據歐姆定律便可得知:在電阻大的那段電路上承受的電壓變大,電阻小的那段電路上承受的電壓變小。也就是說,各段電路的電壓對應的電阻成正比例分配;我們利用歐姆定律分析前面的串聯電路圖便可得知:
因為:U1=IR1;U2=IR2;U3=IR3
所以:U1:U2:U3=R1:R2:R3
串聯電路電功率:因為串聯電路各段電流相同,因此,各段功率也與對應的電阻成正比分配,這一點我們可以通過變換的電功率計算公式驗證:
因為:P1=I2R1;P2=I2R2;P3=I2R3
所以:P1:P2:P3=R1:R2:R3
串聯電路的總電壓等于各段電壓之和:若總電壓是已知數,則分電壓由下式可得:
U1=R1÷(R1+R2+R3)×U
U2=R2÷(R1+R2+R3)×U
U3=R3÷(R1+R2+R3)×U
上面的公式稱為分壓公式。其實也就是算出電阻的比例然后乘總電壓就得出分電壓了。
串聯電路的總電阻等于各段電阻之和:因為,串聯電阻越多,電流通過時遇到的阻力也就越大。好像增加了長度似的。下面我們依然使用變換的歐姆定律來驗證:
因為:U=U1+U2+U3
所以:IR=IR1+IR2+IR3
同時相乘的I可以去除,則得:R=R1+R2+R3
當R1=R2=R3=Ro時,R=3Ro,如此類推:n個相同阻值的電阻串聯,其總電阻等于n倍的分電阻,各電阻上的電壓為1/n倍總電壓。利用電阻串聯可以起到限流、分壓作用。
串聯電路計算題
直流電機的串聯電阻電路計算題如右圖所示的一臺直流電動機串聯電路圖,繞組的電阻Ro很小,啟動時電流特別大,會損壞電機,為了限制這個啟動電流,啟動時在定子上先串聯上一個限流電阻。如果電源電壓U=220V,電機的內阻Ro=1Ω,額定電流為10A;
試計算不加啟動電阻(串聯電阻R)時的啟動電流;為了使啟動電流不超過額定電流的2倍,應加多大的串聯限流電阻?
解:不串聯啟動電阻時啟動電流直接用電壓除以繞組電阻即可;
歐姆定律:I=U/R;代入本題中:I=U/r0=22/1=220A
使啟動電流限制在額定電流的兩倍,即20A的范圍內,應該加多大的啟動電阻R(串聯限流電阻),此時我們根據“串聯電路的總電阻等于各段電阻之和”來計算:
歐姆定律:I=U/R;代入本題中:I=U÷(R+ro)
計算電阻:R=(U-Iro)÷I=(220-20×1)÷20=10Ω
也可以先算出20A時所需要的電阻220÷20=11Ω,再減去現有的電阻Ro=1Ω的阻值即可。
?
評論
查看更多