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簡化電阻網絡的策略

CHANBAEK ? 來源:百家號倒霉杯具 ? 作者:百家號倒霉杯具 ? 2023-03-22 15:07 ? 次閱讀

通過辨別串聯式和并聯式,我們可以把復雜的電阻網絡變得簡單。 這篇文章會用這個例子來系統地講如何簡化電路。

wKgZomQaqFOARXKJAABT6-znhko711.png

這個電阻網絡連接著一個電壓源。 左邊的兩個小圈代表電阻網絡的端口

假設我們想找出從電壓源施加在電阻器網絡上的電流是多少。 答案并不顯而易見。 但是,我們可以利用一些工具:我們知道如何計算并聯式和串連式的總電阻。 通過這些工具,我們可以一直簡化電阻器網絡直到問題的答案呼之欲出。

簡化電阻網絡的策略

從電路的最遠端開始。

將任何串連式或并聯式的電阻器替換為等值的電阻。

繼續向左簡化直到整個網絡都能用一個電阻值來表示。

問題所問的位置就在電壓源,所以我們簡化的過程會從最遠點開始,再不斷接近電源

簡化電路包括了很多小步驟。 先從一段開始著手,簡化,然后再考慮下一段。 提示:每簡化完一次,重新畫一幅電路圖來確保你不會錯過其它能簡化的部分。

步驟1.處于陰影的電阻器2Ω,和8Ω呈串連式。

wKgaomQaqFOABKyIAABuXHTcAz8271.png

這兩個電阻器呈串連式,所以我們將它們的電阻相加。

2 小時 + 8 小時 = 10 小時

兩個電阻器可以視作具有同樣電阻的一個電阻器。

wKgaomQaqFOARR7TAABhFh2mHqA455.png

中心見解:陰影框外,兩個串聯的電阻器和它們的等值電阻并不能清楚地區分開來。 兩者都具有等量的電流和電壓。

步驟2我們現在可以在新電路的右側上發現兩個10?Ω的電阻器。

wKgZomQaqFOAdKm6AABkM7LucYs215.png

這兩個電阻器可以被它們的串聯式總和來替代。

wKgZomQaqFOAGbfmAACC0hidqoo459.png

同樣,從左邊看陰影部分時,原電路的電流、電壓,以及總電阻仍然不明確。

Step 3. 到這里可以漸漸看出一個規律。 我們在從右往左不斷簡化電路圖的結構。 然后我們就會得到串連式的兩個電阻器1?Ω和5?Ω。

wKgaomQaqFOAK9LnAABwX0q3BZI060.png

1Ω+5Ω=6Ω

wKgZomQaqFOAfvfpAABv48-DRaQ948.png

步驟4.這一步驟更具挑戰性。 我們有三個并聯的電阻器。

wKgZomQaqFOADQhWAAB7koDofvo753.png

這些電阻器可以被它們的并聯式總和來替代。

wKgZomQaqFOAWPaGAADUai3kH9E685.png

wKgZomQaqFOAZqp3AAArScMoKS4407.png

步驟5. 我們來到了最后兩個串聯的電阻器,

wKgaomQaqFOAAyoUAAArSlVRfdU758.png

你可以直接想出答案:

wKgaomQaqFOAGRXqAAAg_WqFGaY821.png

我們最后剩下了一個3Ω的電阻器。 從電源的位置來看,這個電阻器代表了整個電阻器網絡。 從電源輸出的電流是,

wKgaomQaqFOASTrGAAAOTUFCbCE027.png

我們從7個電阻器一直簡化到1個,干得不賴。

中心思想 : 簡化策略為從未知點的最遠端開始簡化。

在這個例子中,我們需要求出左邊電源處的電流大小,因此我們從電路的最右端開始逐漸向左分析。這種“反方向”解題的思路看上去很別扭,與我們平時從左看到右的閱讀習慣相沖突。

電子領域中,解題思路通常是從電路輸出端(通常在右側)開始逐漸往輸入端靠攏。你“正常”的從左往右的閱讀習慣可能會影響你看電路圖時的思路。從現在開始,你需時刻警惕這個壞習慣可能造成的。

并非所有的簡化都會最終只得到一個電阻器(電路可能不是完全由電阻器組成)。但只要有能簡化的地方,不要猶豫,簡化它。

例外

某些電阻器排列并不能用如上方法來簡化,因此需要用其他方法來計算。這些例子將會在下面的文章中體現。

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