1.5 电阻的连接与应用
在电路中,用一个电阻往往不能满足电路要求,需要将几个电阻连接起来共同完成工作任务。通过电阻的并联和串联可以调整和控制电路中电流的走向、大小,实现电路的降压、限流、分压与分流。电阻的连接形式是多种多样的,最基本的方式是串联和并联。
记忆口诀
基本电路串与并,分压分流要分辨。
复杂电路动脑筋,等效电路是关键。
1.5.1 电阻串联及应用
加油站1——电阻串联电路
在电路中,把两个或两个以上的电阻依次连成一串,为电流提供唯一的一条路径,没有其他分支的电路连接方式,叫做电阻串联电路。如图1-23所示,电阻R1和R2串联。
图1-23 电阻串联电路
加油站2——电阻串联的应用
在实际工作中,电阻串联有以下应用。
(1)利用几个电阻串联获得较大的电阻。
(2)利用几个电阻串联构成分压器,使同一电源能提供几种不同数值的电压。
(3)当负载的额定电压小于电源电压时,可利用串联电阻的方法满足负载接入电源。
(4)利用串联电阻的方法来限制和调节电路中电流的大小。
(5)利用串联电阻的方法来扩大电压表量程。
电阻串联时,由于流过各个电阻的电流相等,因此,各个电阻两端的电压按电阻比进行分配。这就是电阻串联用于电路分压的原理。
指点迷津——电阻串联分压
在电阻串联电路中,各个电阻两端的电压与各个电阻大小成正比,在大电阻的两端,可以得到大的电压,反之则得到的电压就小,即
电阻串联的实例很多。例如,挂在圣诞树上的电灯泡,就是把电灯泡一个接一个地串联连接起来的,如图1-24所示。
电阻串联的重要作用是分压。当电源电压大于某个用电设备所需电压时,可通过电阻分压提供给用电设备最合适的电压,如扩大电压表的量程。
如图1-25所示,若已知两个串联电阻的总电压U及电阻R1,R2,则
图1-24 圣诞节电灯泡串联电路
图1-25 两个电阻串联电路
上式通常被称为串联电路的分压公式,掌握这一公式,会非常方便地计算出串联电路中各个电阻的电压。
1.5.2 电阻并联及应用
加油站1——电阻并联电路
在电路中,把两个或两个以上的电阻并排连接在电路中的两个节点之间,为电流提供多条路径的电路连接方式,叫做电阻并联电路。如图1-26所示,电阻R1和R2并联。
图1-26 电阻并联
加油站2——电阻并联的应用
在实际工作中,电阻并联有以下应用。
(1)凡是额定电压相同的负载均可采用并联的工作方式,这样各个负载都有一个独立控制的回路,任何一个负载的正常启动或关断都不影响其他负载。例如,家庭照明电路中电灯泡的连接方式就是并联,即使取下一个电灯泡,其他电灯泡仍然能够正常使用。
(2)利用几个电阻并联,可获得较小的电阻。
(3)用并联电阻的方法来扩大电流表的量程。
指点迷津——电阻并联分流
根据并联电路电压相等的性质,在并联电路中电流的分配与电阻成反比,即阻值越大的电阻所分配到的电流越小,反之所分配到的电流越大,即
电阻并联的重要作用是分流。当电路中的电流超过某个用电设备所允许的电流时,可给它并联一个适当的电阻使其分去一部分电流,使通过的电流减小到用电设备所允许的数值。
如果两个电阻R1、R2并联,并联电路的总电流为I,则两个电阻中的电流I1、I2分别为
上式通常被称为并联电路的分流公式,掌握这一公式,会非常方便地计算出并联电路中各个电阻的电流。
1.5.3 电阻串联、并联电路的特性
加油站——电阻串联、并联电路的特性比较
电阻串联、并联电路的特性比较如表1-6所示。
表1-6 电阻串联、并联电路的特性比较
大家必须理解电阻串联、并联电路的特性,否则,在实际维修时就会出现如图1-27所示的不知所措的现象。
图1-27 某电工的烦心事
串联电阻记忆口诀
电路无处没电阻,各种接法阻不同。
串联电路一条线,不分岔来不分电。
串阻加阻总阻增,电压与阻成正比。
串联电阻分功率,功率与阻成正比。
电阻串联应用广,分压限流最常用。
并联电阻记忆口诀
并联电阻有特性,并联阻小把路添。
电压相等电流分,总流等于支流和。
阻小流大成反比,功率与阻成反比。
两阻并联积比和,相同电阻作等分。
电阻并联可分流,照明电路最常用。
中转站——电阻混联电路
在实际电路中,电路里包含的电阻既有电阻串联,又有电阻并联,电阻的这种连接方式叫做电阻混联。电阻混联电路如图1-28(a)所示,图1-28(b)所示为该电路化简后的等效电路。
分析电阻混联电路的关键是把比较复杂的电路化简为最简单的等效电路。下面通过如图1-29所示的例子,介绍如何用“橡皮筋”法画等效电路图。
图1-28 电阻混联电路及其等效电路
图1-29 用“橡皮筋”法画等效电路图
(1)画草图。如图1-29(a)所示,设电路两端点为A和B,将连接导线想象为导电的“橡皮筋”,可自由拉伸,绘出草图,如图1-29(b)所示。
(2)画等效电路图。整理草图,画出等效电路图,如图1-29(c)所示。
画电路等效图记忆口诀
无阻导线缩一点,等势点间连成线;
断路无用线撤去,节点之间依次连;
整理图形标准化,最后还要看一遍。
想一想
(1)如果把两个220V/100W的电灯泡串联后接在220V的家庭用电插座上,会有什么效果?如果将其中一个电灯泡换成15W的以后,又会有什么效果?
(2)现有一个耐压值为3V的小电灯泡,测得其电阻值为20Ω,要用5V的电源给该电灯泡供电使它正常发光,应该怎么办?