电路的串联和并联是最基本的电路连接方式,无论是维修电工的执业证考点中还是在电机工程学中,并联电路和串联电路都是重要的考点,需要认真学习。
什么是串联电路
串联顾名思义就是一串串的链接在一起;我们看上图中有两个以上的电阻,就是一个接着一个成串的链接在一起,组成一个没有分支的电路,这种链接方式的电路就是串联电路;当串联的是电阻时,就是串联电阻。这个电阻可以是纯粹的电阻,也可以是任何有阻值的元器件(如负载甚至导线本身)。
串联电阻及电流和电压的大小
串联电路电流:由于串联电路没有分支,所以电路中电流是相同的(就好比水流一样,水量都从一个线路流出时流量都是相同的,但有时候水可以堆积,但是电荷在电路中不能堆积,也不能在流动中自行消失。)。即,不论是电阻大的地方,还是电阻小的地方,电流大小是相等的。
串联电路电压:因为串联电路各段电流是相同的,这样,根据欧姆定律便可得知:在电阻大的那段电路上承受的电压变大,电阻小的那段电路上承受的电压变小。也就是说,各段电路的电压对应的电阻成正比例分配;我们利用欧姆定律分析前面的串联电路图便可得知:
因为:U1=IR1;U2=IR2;U3=IR3
所以:U1:U2:U3=R1:R2:R3
串联电路电功率:因为串联电路各段电流相同,因此,各段功率也与对应的电阻成正比分配,这一点我们可以通过变换的电功率计算公式验证:
因为:P1=I2R1;P2=I2R2;P3=I2R3
所以:P1:P2:P3=R1:R2:R3
串联电路的总电压等于各段电压之和:若总电压是已知数,则分电压由下式可得:
U1=R1÷(R1+R2+R3)×U
U2=R2÷(R1+R2+R3)×U
U3=R3÷(R1+R2+R3)×U
上面的公式称为分压公式。其实也就是算出电阻的比例然后乘总电压就得出分电压了。
串联电路的总电阻等于各段电阻之和:因为,串联电阻越多,电流通过时遇到的阻力也就越大。好像增加了长度似的。下面我们依然使用变换的欧姆定律来验证:
因为:U=U1+U2+U3
所以:IR=IR1+IR2+IR3
同时相乘的I可以去除,则得:R=R1+R2+R3
当R1=R2=R3=Ro时,R=3Ro,如此类推:n个相同阻值的电阻串联,其总电阻等于n倍的分电阻,各电阻