并联电阻的特性

描述

如果元件共享两个节点 , 则它们是并联的。 例如:

并联电阻

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。

并联电阻

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

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。 )

并联电阻

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。

并联电阻

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:

并联电阻

将它们带入到电流和的式子中:

并联电阻

提取出共同项v

并联电阻

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

并联电阻

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。

并联电阻

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。

并联电阻

欧姆定律应用于并联电阻,

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

并联电阻

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。

并联电阻

一个使用真实数字的例子可能会更直观。

并联电阻

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。

并联电阻

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

并联电阻

得到v后我们可以计算单个电阻的电流,

并联电阻

 

并联电阻

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

并联电阻

两个并联的电阻的等效电阻值为:

并联电阻

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

并联电阻

继续处理分母以简化分数。 共同分母是R1⋅R2

并联电阻

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?

并联电阻

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,

并联电阻

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。

并联电阻

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