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并聯電阻的特性

CHANBAEK ? 來源:百家號倒霉杯具 ? 作者:百家號倒霉杯具 ? 2023-03-22 15:08 ? 次閱讀

如果元件共享兩個節點 , 則它們是并聯的。 例如:

wKgaomQaqOCATIEGAAAk4jtGXSI728.png

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。

wKgZomQaqOCAY-WYAAAQQ_pty5E976.png

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。

wKgZomQaqOCAQemdAAARBjpPQbA691.png

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。 )

wKgaomQaqOCARJ83AAAyoLmibK4713.png

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。

wKgZomQaqOCAfou8AABGQDP8URA767.png

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:

wKgaomQaqOCAG-IYAAA3OOf2fMU350.png

將它們帶入到電流和的式子中:

wKgaomQaqOCAPkruAAARlSTG-OE429.png

提取出共同項v

wKgZomQaqOCAJQnIAAAeCGGA4NM144.png

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

wKgZomQaqOCAPjjoAAAevahGlLE019.png

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。

wKgaomQaqOCABwdMAAAjl0sSNYc177.png

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。

wKgZomQaqOCAKWa1AAAZhANfa_A645.png

歐姆定律應用于并聯電阻,

wKgaomQaqOCAXds0AABkf7rHslY299.png

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

wKgaomQaqOCAI82TAABZEm0ugrM481.png

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。

wKgaomQaqOCAJTd7AAAt0zkRNHQ516.png

一個使用真實數字的例子可能會更直觀。

wKgaomQaqOCAchxjAAA8cJg-L7E627.png

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。

wKgZomQaqOCAM_KVAAB1DTYRwVA368.png

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

wKgZomQaqOCAMx-wAACDjMR0gbI754.png

得到v后我們可以計算單個電阻的電流,

wKgaomQaqOCAMsBkAABqKyvtZrU482.png

wKgZomQaqOCAXpvEAAA0H2aaoYA025.png

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

wKgZomQaqOCAKUfgAAANZPSqCqQ314.png

兩個并聯的電阻的等效電阻值為:

wKgaomQaqOCAAtwNAAAfCEZwcVs443.png

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

wKgaomQaqOCAIwFkAAAb9j-SiXU364.png

繼續處理分母以簡化分數。 共同分母是R1?R2

wKgZomQaqOCAemJlAACR4lsDAx0228.png

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?

wKgaomQaqOCASRM-AABDozsWr30510.png

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,

wKgZomQaqOCAB7bpAAAZwK9iCpg322.png

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。

wKgZomQaqOCAVNWdAACmCRp39mE930.png

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