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並聯電路中常用元器件的特點,電阻及電流和電壓的計算

用電器各元件並列連接在電路的兩點間,就組成了並聯電路。家庭中的電燈、電風扇、電冰箱、電視機等用電器都是並聯在電路中的。並聯電路有以下特點:

(1)電路連接特點:並聯電路由幹路和若干條支路組成,有「分支點」。每條支路各自和幹路形成迴路,有幾條支路,就有幾個迴路。

(2)用電器工作特點:並聯電路中,一條支路中的用電器若不工作,其他支路的用電器仍能工作。

(3)開關控制特點:並聯電路中,幹路開關的作用與支路開關的作用不同。幹路開關起著總開關的作用,控制整個電路。而支路開關只控制它所在的那條支路。

並聯電路中常用元器件並聯特點及計算

電阻並聯

線性時不變電阻元件並聯時,並聯組合等效於一個電阻元件,其電導(電阻的倒數)等於各並聯電阻的電導之和,稱為並聯組合的等效電導,其倒數稱為等效電阻。設圖1中元件是電阻器,電阻器1、2、3的電阻分別是R1、R2、R3,它們的電導分別是G1、G2、G3。則並聯電路的總電阻R和總電導G按下面的公式計算:

電容並聯

如圖所示, n個電容器並聯在一起。現將電源連接於這並聯電路的兩端。從電容的定義,可以得到,通過第k個電容器的電流 ik等於其電容Ck乘以其兩端的電壓改變率

按照基爾霍夫電壓定律,電源兩端的電壓等於每一個電容器兩端的電壓:

根據基爾霍夫電流定律,從電源(直流電或交流電)給出的電流等於通過每一個電容器的電流的代數和:

所以,n 個電容器並聯的等效電容 Ceq 為:

電感並聯

n 個無互感理想電感器並聯在一起,類似前面所述方法,可以計算出其等效電感 Leq為 :

其中,Li 是第 i 個電感器的電感。

由於電感器產生的磁場會與其鄰近電感器的纏繞線圈發生耦合,很難避免緊鄰的電感器彼此互相影響。物理量互感M 能夠給出對於這影響的衡量。上述方程描述 n 個電感器無互感並聯的理想案例。

由電感分別為L1、L2,互感為 M 的兩個電感器構成的並聯電路,其等效互感Leq為:

(1)假設兩個電感器分別產生的磁場或磁通量,其方向相同,則稱為「並聯互助」,以方程表示,

(2)假設兩個電感器分別產生的磁場或磁通量,其方向相反,則稱為「並聯互消」,以方程表示,

對於具有三個或三個以上電感器的並聯電路,必需考慮到每個電感器自己本身的自感和電感器與電感器之間的互感,這會使得計算更加複雜。

開關並聯

兩個以上開關並聯在一起,會形成邏輯「或電路」。假設連接電源於這電路的兩端,則只要其中任意一個開關為閉合時,電流就會流通。

電源並聯

假設一個電池組是以幾個電壓相同的單電池以並聯方式連接成電源,則此電源兩端的電壓等於每一個單電池兩端的電壓。例如,假設一個電池組內部含有四個單電池並聯在一起,它們共同給出1安培電流,則每一個單電池給出0.25安培電流。很多年前,並聯在一起的電池組時常會被使用為無線電接收機內部真空管燈絲的電源,但這種用法現在已不常見。

當電壓不同的兩個或更多電源並聯連接時,由於有電勢差的存在,電池組內部會形成電流迴路,造成電能在電池組內部的消耗。

並聯電路中電阻及電流和電壓的計算

並聯電路計算

並聯電路電壓:由於各個支路一段連接在一起,另一端也連接在一起,承受同一電源的電壓,所以各支路的電壓是相同的。

並聯電路電流:由於各個支路電壓相等,根據歐姆定律便可知電阻小的支路電流大;電阻大的支路電流小。即並聯各支路的電流與對應的電阻成反比分配;

因為:I1=U/R1;I2=U/R2;I3=U/R3

所以:I1:I2:I3:=1/R1:1/R2:1/R3

並聯電路電功率計算

並聯電路電功率:由於各個並聯支路電壓相同,各支路電流又與電阻成反比分配,所以各個支路電功率與電阻也成反比例分配;

P1:P2:P3=U/R1:U/R2:U/R3=1/R1:1/R2:1/R3

並聯電路電流計算

並聯電路總電流:根據基爾霍夫電流定律知,並聯電路總電流等於各支路電流之和:

I=I1+I2+I3

並聯電路電阻計算

並聯電路電阻:並聯電路總電阻的倒數等於各支路電阻倒數之和,證明如下:

因為:I=I1+I2+I3

所以:

即:

在實際電路中,常遇到兩個電阻並聯的電路,這時總電阻可以用下式計算:

當R1≥R2時;兩個組織相差很懸殊的電阻並聯后,其等值電阻更接近與小電阻值。當R1=R2時,R=R1÷2,如果有n個阻值相同的電阻並聯,其等值電阻值為:R=R1÷n。這說明並聯電阻數越多,等值電阻越小。

若總電流為已知,則分電流可由下式計算:



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