如果元件共享兩個節點 , 則它們是并聯的。 例如:
本文中我們將通過并聯電阻來學習并聯這一連接方式的特性。 在以后的章節中我們將討論電容和電感的串聯和并聯。
并聯電阻
如果電阻共享兩個節點,則它們是并聯的。
在下圖中,R1、R2和R3是并聯的。 兩個分布的節點由兩個橫向直線表示。
并聯的電阻在它們的節點上有相同的電壓。
下圖中的電阻不是并聯的。 有額外的元件(橙色盒子)切斷了電阻間的公共節點。 該電路有四個獨立的節點,因此R1,R2和R3不具有相同的電壓。
并聯電阻的特性
解并聯電阻比串聯電阻稍微復雜一些。 這是一個并聯電阻的電路。 (這個電路有一個電流源。 我們不經常使用它們,所以這應該很有意思。 )
當前的電源Is將 電流i輸入R1,R2和R3。 我們知道 電流i的值是給定的常數,但我們不知道 電壓v和電流i是如何被分配到3個電阻上的。
我們知道的兩件事是:
三個電阻通過的電流之和應該是i。
三個電阻具有同樣的電壓v。
這些式子提供了一個入手點。 重新排列三個歐姆定律表達式,用電壓和電阻來表示電流:
將它們帶入到電流和的式子中:
提取出共同項v
注意我們已知i(它是電流源的一個屬性),所以我們可以求出v
這個表達式看起來像歐姆定律,v=iR,,但并聯電阻部分以一個雙倒數的形式代替了單個電阻。
我們的結論是:
對于并聯的電阻,總電阻是各個電阻的倒數之和的倒數。
(這看起來很復雜,但在結束之前我們會將其簡化。 )
等效并聯電阻
前面的等式表明我們可以定義一個新的電阻,使其等效于并聯電阻。 這里等效的含義是對于給定電流i,會產生與原電阻相同的 電壓v。
等效并聯電阻是倒數之和的倒數。 我們可以通過重新排列這個嚇人的式子,以另一種方式寫出這個等式。
歐姆定律應用于并聯電阻,
從電源的“視角”來看,等效電阻Rparallel與三個并聯電阻沒有區別。 因為在兩個電路中,v是相同的。
如果你有多個并聯的電阻,那么等效并聯電阻的一般形式是,
電流在并聯的電阻之間的分配
我們已經得到了并聯連接的每個電壓v,下一步是求每個電阻的電流值。
通過對每一個電阻套用歐姆定律來進行。
一個使用真實數字的例子可能會更直觀。
計算通過三個電阻的v和電流。
解釋流經各個電阻的電流之和是i的原因。
解問題的步驟是,
計算等效并聯電阻Rparallel,
使用歐姆定律來計算電壓v。
再次使用歐姆定律來計算單個的電流。
將電阻電流相加得到應該的值以驗證。
等效電阻Rparallel等于三個電阻各自的倒數之和的倒數。
現在我們得到了等效電阻。 我們可以計算兩個節點之間的電壓v
得到v后我們可以計算單個電阻的電流,
檢查:各個電阻電流之和是否等于電源電流?
62.5 毫安+31.25 毫安+6.25 毫安=100 毫安 ?是
電子會選擇通過哪一個電阻
關于并聯電路的一個常見問題是,“電子如何'選擇'流過哪個電阻",或 “電子如何'決定'流向何處? "
我們都知道,電子不是人。 它們沒有大腦(據我們所知)。 因此,他們不會選擇或決定流過哪個電阻器,如同水分子“決定”當它流過巖石中的一條河時將流向哪一側。
在并聯電路中,每個電子僅響應來自電壓源和來自周圍電子群的相斥電磁力。 其中不包含任何決定。
特例-兩個電阻并聯
兩個并聯的電阻的等效電阻值為:
可以做一些操作來消除倒數,并得出只包含一個分數的表達式。 我們不會直接告訴你答案。 這是讓你初次使用代數方法解決問題的挑戰。 答案是隱藏的,所以你可以在偷看之前自己嘗試一下。
兩個電阻并聯
繼續處理分母以簡化分數。 共同分母是R1?R2
這是兩個并聯電阻的等式。
求和之上是乘積,這個值得記住。
特例-兩個相等的電阻并聯
如果兩個并聯的電阻阻值相等,等效并聯電阻Rparallel是多少?
兩個相同的并聯電阻的等效電阻等于任一電阻值的一半。 電流在兩者之間平分。
總結
并聯的電阻共有相同的電壓。
三個或三個以上的電阻并聯后的等效電阻是,
如果是兩個電阻并聯,可以很容易地將它合并成乘積除以和。
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