如果元件共享两个节点 , 则它们是并联的。 例如:
本文中我们将通过并联电阻来学习并联这一连接方式的特性。 在以后的章节中我们将讨论电容和电感的串联和并联。
并联电阻
如果电阻共享两个节点,则它们是并联的。
在下图中,R1、R2和R3是并联的。 两个分布的节点由两个横向直线表示。
并联的电阻在它们的节点上有相同的电压。
下图中的电阻不是并联的。 有额外的元件(橙色盒子)切断了电阻间的公共节点。 该电路有四个独立的节点,因此R1,R2和R3不具有相同的电压。
并联电阻的特性
解并联电阻比串联电阻稍微复杂一些。 这是一个并联电阻的电路。 (这个电路有一个电流源。 我们不经常使用它们,所以这应该很有意思。 )
当前的电源Is将 电流i输入R1,R2和R3。 我们知道 电流i的值是给定的常数,但我们不知道 电压v和电流i是如何被分配到3个电阻上的。
我们知道的两件事是:
三个电阻通过的电流之和应该是i。
三个电阻具有同样的电压v。
这些式子提供了一个入手点。 重新排列三个欧姆定律表达式,用电压和电阻来表示电流:
将它们带入到电流和的式子中:
提取出共同项v
注意我们已知i(它是电流源的一个属性),所以我们可以求出v
这个表达式看起来像欧姆定律,v=iR,,但并联电阻部分以一个双倒数的形式代替了单个电阻。
我们的结论是:
对于并联的电阻,总电阻是各个电阻的倒数之和的倒数。
(这看起来很复杂,但在结束之前我们会将其简化。 )
等效并联电阻
前面的等式表明我们可以定义一个新的电阻,使其等效于并联电阻。 这里等效的含义是对于给定电流i,会产生与原电阻相同的 电压v。
等效并联电阻是倒数之和的倒数。 我们可以通过重新排列这个吓人的式子,以另一种方式写出这个等式。
欧姆定律应用于并联电阻,
从电源的“视角”来看,等效电阻Rparallel与三个并联电阻没有区别。 因为在两个电路中,v是相同的。
如果你有多个并联的电阻,那么等效并联电阻的一般形式是,
电流在并联的电阻之间的分配
我们已经得到了并联连接的每个电压v,下一步是求每个电阻的电流值。
通过对每一个电阻套用欧姆定律来进行。
一个使用真实数字的例子可能会更直观。
计算通过三个电阻的v和电流。
解释流经各个电阻的电流之和是i的原因。
解问题的步骤是,
计算等效并联电阻Rparallel,
使用欧姆定律来计算电压v。
再次使用欧姆定律来计算单个的电流。
将电阻电流相加得到应该的值以验证。
等效电阻Rparallel等于三个电阻各自的倒数之和的倒数。
现在我们得到了等效电阻。 我们可以计算两个节点之间的电压v
得到v后我们可以计算单个电阻的电流,
检查:各个电阻电流之和是否等于电源电流?
62.5 毫安+31.25 毫安+6.25 毫安=100 毫安 ✓是
电子会选择通过哪一个电阻
关于并联电路的一个常见问题是,“电子如何'选择'流过哪个电阻",或 “电子如何'决定'流向何处? "
我们都知道,电子不是人。 它们没有大脑(据我们所知)。 因此,他们不会选择或决定流过哪个电阻器,如同水分子“决定”当它流过岩石中的一条河时将流向哪一侧。
在并联电路中,每个电子仅响应来自电压源和来自周围电子群的相斥电磁力。 其中不包含任何决定。
特例-两个电阻并联
两个并联的电阻的等效电阻值为:
可以做一些操作来消除倒数,并得出只包含一个分数的表达式。 我们不会直接告诉你答案。 这是让你初次使用代数方法解决问题的挑战。 答案是隐藏的,所以你可以在偷看之前自己尝试一下。
两个电阻并联
继续处理分母以简化分数。 共同分母是R1⋅R2
这是两个并联电阻的等式。
求和之上是乘积,这个值得记住。
特例-两个相等的电阻并联
如果两个并联的电阻阻值相等,等效并联电阻Rparallel是多少?
两个相同的并联电阻的等效电阻等于任一电阻值的一半。 电流在两者之间平分。
总结
并联的电阻共有相同的电压。
三个或三个以上的电阻并联后的等效电阻是,
如果是两个电阻并联,可以很容易地将它合并成乘积除以和。
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