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串聯電阻器方程及計算案例應用摘要

模擬對話 ? 來源:陳年麗 ? 2019-06-27 17:46 ? 次閱讀

電阻器在一條線上以菊花鏈形式連接在一起時,它們被串聯連接,導致流過它們的公共電流

單個電阻器可以串聯連接在一起,并聯或串聯和并聯的組合,以產生更復雜的電阻網絡,其等效電阻是連接在一起的各個電阻的數學組合。

電阻不僅是一個基本的電子元件,它可以用于將電壓轉換為電流或電流轉換為電壓,但通過正確調整其值,可以對轉換后的電流和/或電壓施加不同的加權,使其可用于電壓參考電路和應用。

串聯或復雜電阻網絡中的電阻可以用一個等效電阻代替,REQ或阻抗,ZEQ并且不管是什么組合電阻網絡的復雜性或復雜性,所有電阻都遵循歐姆定律和基爾霍夫電路定律定義的相同基本規則。

串聯電阻

當它們以單線菊花鏈式連接在一起時,據說電阻器以“串聯”連接。由于流過第一電阻器的所有電流都沒有其他方法可去,因此它還必須通過第二電阻器和第三電阻器,依此類推。然后,串聯的電阻有一個公共電流流過它們,因為流過一個電阻的電流也必須流過其他電阻,因為它只能走一條路徑。

然后在串聯電阻網絡中的所有點處,串聯流過一組電阻的電流量將是相同的。例如:

在以下示例中,電阻 R 1 , R 2 和 R 3 在點 A之間串聯連接在一起和 B ,其中有一個公共電流, I 流過它們。

串聯電阻電路

當電阻串聯在一起時,相同的電流通過鏈中的每個電阻和總電阻 R T電路的 必須等于加在一起的所有單個電阻之和。那是

并且通過在上面的簡單示例中獲取電阻的各個值,總等效電阻 R EQ 因此給出:

R EQ = R 1 + R 2 + R <子> 3 =1kΩ的+為2kΩ+6kΩ=9kΩ

所以我們看到我們可以用一個“等效”電阻代替上面所有三個電阻,電阻值9kΩ。

其中四個,五個甚至更多電阻都在一個串聯電路中連接在一起,電路的總電阻或等效電阻 R T 仍然是連接的所有單個電阻的總和一起增加的電阻越多,等效電阻越大(無論它們的值是多少)。

這種總電阻通常稱為等效電阻,可以是定義為:“單個阻力值,可以r在不改變電路中電流或電壓值的情況下,串聯任意數量的電阻器“。然后給出用于計算串聯電阻串聯時電路總電阻的公式如下:

串聯電阻方程

R total = R <子> 1 + R <子> 2 + R <子> 3 + ... ..R <子>名詞 等

注意,總電阻或等效電阻 R T 對電路的影響與原來的電阻組合相同,因為它是代數和個別阻力。


要記住關于串聯網絡電阻的一個重點要檢查你的數學是正確的。串聯連接在一起的任何兩個或多個電阻的總電阻( R T )總是GREATER,而不是最大電阻的值。連鎖,鏈條。在上面的示例中 R T =9kΩ其中最大值電阻僅6kΩ。

串聯電阻電壓

串聯連接的每個電阻兩端的電壓遵循與串聯電流不同的規則。我們從上面的電路中知道,電阻兩端的總電源電壓等于R 1 ,R 2 和R 3 3的電位差之和 ,<跨度> V <子> AB = V <子> R1 + V <子> R2 + V <子> R3 = 9V 。

使用歐姆定律,各個電阻上的電壓可以計算如下:

跨越的電壓R 1 = IR 1 =1mAx1kΩ= 1V

的電壓R 2 = IR 2 =1mAx2kΩ= 2V

的電壓R 3 = IR 3 =1mAx6kΩ= 6V

給出(1V + 2V + 6V)= 9V 的總電壓 V AB ,它等于電源電壓。然后,電阻兩端的電位差之和等于組合的總電位差,在我們的例子中,這是 9V 。

計算總電壓的公式在串聯電路中,它是加在一起的所有單個電壓的總和,如下所示:

然后也可以考慮串聯電阻網絡作為“分壓器”和具有 N電阻元件的串聯電阻電路將在其上具有N個不同的電壓,同時保持公共電流。

通過使用歐姆定律,電壓可以很容易地找到任何串聯電路的電流或電阻,并且可以互換串聯電路的電阻,而不會影響每個電阻的總電阻,電流或功率。

系列電阻器實例No1

使用歐姆定律,計算每個電阻的等效串聯電阻,串聯電流,電壓降和功率跟隨電阻器串聯電路。

所有數據都可以通過歐姆定律找到,并使生活更美好我們可以更容易地以表格形式呈現這些數據。

電壓分頻器電路

從上面的例子可以看出,雖然電源電壓為12伏,但串聯網絡中的每個電阻都會出現不同的電壓或電壓降。在單個直流電源上串聯這樣的串聯電阻有一個主要優點,每個電阻上都會出現不同的電壓,產生一個非常方便的電路,稱為分壓網絡。

這個簡單的電路在串聯鏈中的每個電阻器上按比例分配電源電壓,電壓降的大小由電阻器值決定,我們現在知道,通過串聯電阻電路的電流對所有電阻都是通用的。因此,較大的電阻會在其上產生較大的電壓降,而較小的電阻則會在其上產生較小的電壓降。

上面所示的串聯電阻電路形成一個簡單的分壓器網絡,三個電壓為2V,4V和6V,由單個12V電源產生。基爾霍夫的電壓定律表明“閉合電路中的電源電壓等于電路周圍所有電壓降(I * R)的總和”,這可以起到很好的作用。

電壓分割規則,允許我們使用電阻比例的影響來計算每個電阻上的電位差,而不管流過串聯電路的電流如何。典型的“分壓電路”如下所示。

分壓網絡

所示電路僅包含兩個電阻, R 1 和 R 2 在電源電壓上串聯連接在一起<跨度> V <子>在 。電源電壓的一端連接到電阻, R 1 ,電壓輸出 V out 取自電阻器 R 2 。該輸出電壓的值由相應的公式給出。

如果更多的電阻與電路串聯,那么每個電阻的不同電壓將依次出現在各自的電阻 R上(歐姆定律I * R)從單個電源提供不同但更小的電壓點。

因此,如果串聯鏈中有三個或更多電阻,我們仍然可以使用我們現在熟悉的分壓器公式來找出每個分壓器的電壓降??紤]下面的電路。

上面的分壓電路顯示連接在一起的四個電阻是串聯。點 A 和 B 的電壓降可使用分壓公式計算,如下所示:

我們也可以將相同的想法應用于串聯鏈中的一組電阻器。例如,如果我們想要同時找到 R2 和 R3 兩者的電壓降,我們會將它們的值替換為公式的頂部分子,在這種情況下,得到的答案將是給我們5伏(2V + 3V)。

在這個非常簡單的例子中,電壓非常整齊地變化,因為電阻上的電壓降與總電阻成正比,并且作為總電阻,( R T )在本例中等于100Ω或100%,電阻 R1 是 R T的10% ,因此10%的源電壓 V S 將出現在其中,20%的 V S 跨電阻 R2 ,電阻 R3 的30%,電源電壓的40% V S 跨電阻 R4 。 Kirchhoff電壓定律(KVL)在閉環路徑周圍的應用證實了這一點。

現在讓我們假設我們想要使用上面的兩個電阻分壓器電路從更大的電源電壓到功率產生更小的電壓外部電子電路。假設我們有一個12V直流電源,我們的阻抗為50Ω的電路只需要一個6V的電源,電壓的一半。

連接兩個相等值的電阻,每個50Ω,作為一個分壓器網絡在我們將負載電路連接到網絡之前,整個12V將非常好地完成這項工作。這是因為在 R 2 上并聯連接的電阻 R L 的負載效應會改變兩者的比例串聯電阻會改變它們的電壓降,這將在下面說明。

串聯電阻器實例No2

計算X和Y上的電壓降

a)未連接 R L

b)連接 R L

從上面可以看出,沒有連接負載電阻的輸出電壓 V out 為我們提供了所需的6V輸出電壓,但是當負載連接時, V out 時的輸出電壓降至僅4V(并聯電阻)。

然后我們可以看到由于此負載效應,負載分壓器網絡會改變其輸出電壓,因為輸出電壓 V out 由 R 1的比率決定 到 R 2 。然而,隨著負載電阻, R L 向無窮大(∞)增加,此負載效應降低,電壓比 Vout / Vs 不受輸出上負載的影響。然后負載阻抗越高,輸出的負載效應越小。

降低信號或電壓電平的影響稱為衰減因此在使用時必須小心分壓網絡??梢酝ㄟ^使用電位計代替固定值電阻來補償這種負載效應并相應地進行調整。這種方法還可以補償電阻器結構中變化容差的分壓器。

可變電阻器,電位器或電位器,因為它更常見,是一個單電阻器分壓器的一個很好的例子。封裝,因為它可以被認為是數千個串聯的迷你電阻器。這里,在兩個外部固定連接上施加固定電壓,并且從雨刷端子獲取可變輸出電壓。多匝電位器可實現更精確的輸出電壓控制。

分壓電路是從較高電壓產生較低電壓的最簡單方法,是基本操作電位器的機制。

除了用于計算較低的電源電壓外,分壓器公式還可用于分析包含串聯和并聯支路的更復雜的電阻電路。電壓或分壓器公式可用于確定閉合直流網絡周圍的電壓降或作為各種電路分析法則的一部分,如基爾霍夫或戴維寧定理。

串聯電阻器的應用

我們已經看到串聯電阻可以用來產生不同的電壓,這種類型的電阻網絡對于產生分壓網絡非常有用。如果我們用熱敏電阻,光敏電阻(LDR)甚至開關等傳感器替換上面的分壓電路中的一個電阻器,我們可以將感測到的模擬量轉換為合適的

例如,以下熱敏電阻電路在25°C時的電阻10KΩ,電阻100Ω在100°C。計算兩個溫度的輸出電壓( Vout )。

熱敏電阻電路

在25°C

At 100°C

通過更改固定的1KΩ電阻, R 2 在我們的簡單電路中,可變電阻器或電位器,可以在更寬的溫度范圍內獲得特定的輸出電壓設定值。

串聯電阻摘要

總結一下。當兩個或多個電阻器在一個分支中端對端地連接在一起時,電阻器被稱為串聯連接在一起。串聯電阻承載相同的電流,但它們之間的電壓降與它們各自的電阻值不同將在每個電阻上產生不同的電壓降,這由歐姆定律決定( V = I * R )。然后串聯電路是分壓器。

在串聯電阻網絡中,各個電阻加在一起,得到等效電阻,( R T )系列組合。串聯電路中的電阻可以互換,而不會影響每個電阻或電路的總電阻,電流或功率。

在下一個關于電阻器的教程中,我們將看到并聯連接電阻和表明總電阻是加在一起的所有電阻的倒數和電壓是并聯電路的共同電壓。

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