电阻在电路中的连接方式有很多,最简单、最常用的就是串联与并联。而在讲电阻串并联之前,我们有必要先了解电阻元件的特性,即在电压和电流方向一致时,在任何时刻,电阻两端的电压和电流遵循欧姆定律:u = iR 。
其中R是电阻元件的参数,称为元件的电阻,是一个大于零的常数,单位为欧姆[Ω],简称“欧”。所以,我们日常中所说的“电阻”,有时候表示的是电阻元件,有时候又表示电阻元件的阻值。
电阻R与长度l(L的小写)成正比,与横截面积S成反比,式中ρ为比例系数,由导体的材料和周围温度所决定,称为电阻率。当然,图1-1所示的公式,仅适用于由某种材料制成的柱形均匀导体,如导线、大部分金属。
一、电阻的串联
所谓电阻串联,是指流过每个电阻的电流为同一电流。换言之,各个串联电阻之间没有(支路)分支电流。其总电阻直接等于各个分电阻直接相加,如下图所示。显然,总电阻大于任一串联电阻。
Rn=R1+R2+…+Rs
电阻的阻值正比于其长度,所以电阻串联,就好比增大了长度,串得越多,长度越长,阻值也就越大。
另外,根据欧姆定律,可以得出两个串联电阻的分压公式,如下图所示。这说明,各串联电阻的电压与其阻值成正比,阻值越大的电阻,分得的电压就越大。
二、电阻并联
所谓电阻并联,是指各电阻的电压为同一电压。换言之,所有并联电阻共用2个结点,首首相连,尾尾相连,如下图所示。
显然,等效电阻小于任一个并联的电阻。这是因为并联电阻中,总电阻的倒数等于各个并联电阻的倒数之和,也就是说,总电阻的倒数肯定大于任一并联电阻的倒数。又因为在分数中,分子相同时,分母越大的分数就越小,例如1/5和1/6两个分数,分子同为1,分母6比5大,所以分数1/6小于1/5。
同样的,由于总电阻的倒数大于任一并联电阻的倒数,所以作为分母的总电阻肯定小于任一并联电阻。两个电阻串联的分压公式,两个电阻并联也有分流公式,如下图所示。这表明,各并联电阻的电流与其阻值成反相关,即该电阻越大,其电流就越小。另外,大家可以发现,分流公式中,各支路电流公式的分子为另一支路电阻。
审核编辑 黄昊宇
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