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使用并聯(lián)電阻進行電路分析

出處:維庫電子市場網(wǎng) 發(fā)布于:2024-12-30 17:17:30 | 631 次閱讀

  如何分析并聯(lián)電阻電路?沒有歐姆定律如何計算支路電流?
  在本文中,我們將介紹一些概念,這些概念將幫助您進行電路分析,而您可能不知道并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)上的電壓。
  并聯(lián)電阻回顧
  當兩個電阻連接在相同的兩個節(jié)點之間時,它們是并聯(lián)的。并聯(lián)的電阻具有相同的壓降,但流過這些電阻的電流不一定相同。  電并聯(lián)電阻并不總是看起來像兩條平行線。下圖是并聯(lián)電阻網(wǎng)絡(luò)的示例。

  各個電阻器可以并聯(lián),但從更一般的意義上來說,一個電阻源可以與另一個電阻源并聯(lián)。下圖中,一個電阻與兩個電阻組成的電阻并聯(lián)。

  從一個節(jié)點通向另一個節(jié)點的每條當前路徑稱為分支。下圖中,I 1和I 2是支路電流。

  有關(guān)并聯(lián)電阻的更多信息,請閱讀本系列的第一篇文章。
  計算支路電流
  流經(jīng)并聯(lián)電阻器的電流受歐姆定律支配,該定律規(guī)定電壓 (V) 等于電流 (I) 乘以電阻 (R)。
  $$V=IR$$
  如果我們重新排列這個方程以求解電流,我們有
  $$I=\frac{V}{R}$$
  因此,一旦我們知道并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的電壓,我們就可以通過將電壓除以支路電阻來計算每個支路中流動的電流?! ∽屛覀兛匆粋€例子:

  由于該電路不包含任何將并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與電壓源分開的組件,因此我們知道網(wǎng)絡(luò)兩端的電壓為 5 V。因此,我們可以通過插入每個支路的電阻值來計算三個支路電流。
  $$I_1 = \frac{5\ V}{5\ \Omega}=1\ A\ \ \ \ \ \ \ \ I_2 = \frac{5\ V}{10\ \Omega}=0.5\ A\ \ \ \ \ \ \ \ I_3 = \frac{5\ V}{100\ \Omega}=0.05\ A\ \ \ \ \ \ \ \ $$
  并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效電阻  接下來,我們計算以下電路的支路電流。

  我們立即發(fā)現(xiàn)這種配置更難分析。為了計算支路電流,我們需要知道并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的電壓 (V PAR )。在前面的電路中,V PAR等于電源電壓,但在該電路中,我們無法立即確定 V PAR的值,因為部分電源電壓在與并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的R SER上下降。 。如果我們知道 V RSER,我們就可以找到 V PAR:
  $$V_{PAR}=5\ V-V_{RSER}$$
  但為了計算 R SER兩端的電壓,我們需要知道有多少電流流過 R SER,并且我們無法計算 R SER的電流,因為我們不知道 I 1、 I 2的值,和我3。我們該如何進行?
  這就引出了一個非常重要的概念,即等效電阻。如果我們有興趣了解并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在被視為統(tǒng)一電氣系統(tǒng)時的行為方式,我們可以用一個電阻器代替并聯(lián)電阻器。然后我們可以使用這個等效電阻(R EQ )來分析電路,流經(jīng) R EQ 的電流將等于流經(jīng)整個網(wǎng)絡(luò)的電流:
  $$I_{REQ} = I_{總計}= I_1+I_2+I_3$$
  計算等效電阻
  任何并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的等效電阻可以計算如下:
  $$R_{EQ}=\frac{1}{\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}+\frac{1}{R_4} + \ ...}$$
  當只有兩個并聯(lián)電阻時,還可以使用以下公式:
  $$R_{EQ}=\frac{R_1\times R_2}{R_1+R_2}$$
  這個等效電阻值與并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)不完全相同;你不能用一個電阻代替兩個(或三個、十個)電阻并說電路完全相同。
  然而,等效電阻確實準確地復(fù)制了網(wǎng)絡(luò)的整體電氣特性。這意味著您可以使用 R EQ來確定流經(jīng)支路的總電流,而該總電流可以幫助您確定并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上的電壓。
  等效電阻電路分析
  讓我們將等效電阻的知識應(yīng)用到上面所示的四電阻電路中。首先,我們找到 R EQ。
  $$R_{EQ}=\frac{1}{\frac{1}{5\ \Omega}+\frac{1}{10\ \Omega}+\frac{1}{100\ \Omega}}\約3.2\ \歐米茄$$  現(xiàn)在,如果我們用單個等效電阻替換并聯(lián)網(wǎng)絡(luò),電路將如下所示:

  我們可以使用歐姆定律來計算 I TOTAL
  $$I_{總計}=\frac{5\ V}{20\ \Omega+3.2\ \Omega}=0.216\ A$$
  再次應(yīng)用歐姆定律,我們可以計算網(wǎng)絡(luò)電壓如下:
  $$V_{PAR}=I_{TOTAL}\times R_{EQ}=0.216\ A\times3.2\ \Omega=0.69\ V$$
  現(xiàn)在我們可以像第一個示例中那樣計算支路電流。
  \[I_1 = \frac{0.69\ V}{5\ \Omega}=0.138\ A\ \ \ \ \ \ \ \ I_2 = \frac{0.69\ V}{10\ \Omega}=0.069\ A\ \ \ \ \ \ \ \ I_3 = \frac{0.69\ V}{100\ \Omega}=0.0069\ A\]
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