等效电阻
电工术语
几个连接起来的电阻所起的作用,可以用一个电阻来代替,这个电阻就是那些电阻的等效电阻。也就是说任何电回路中的电阻,不论有多少只,都可等效为一个电阻来代替。而不影响原回路两端的电压和回路中电流强度的变化。这个等效电阻,是由多个电阻经过等效串并联公式,计算出等效电阻的大小值。也可以说,将这一等效电阻代替原有的几个电阻后,对于整个电路的电压和电流量不会产生任何的影响,所以这个电阻就叫做回路中的等效电阻。
概念
就是用一个电阻代替串联电路中几个电阻,比如一个串联电路中有2个电阻,可以用另一个电阻来代替它们。首先把这两个电阻串联起来,然后移动滑动变阻器,移动到适当的地方就可以,然后记录下这时的电压与电流,分别假设为U和I。然后就另外把电阻箱接入电路中,滑动变阻器不要移动,保持原样,调整变阻器的阻值,使得电压和电流为I和U。
为何当电阻器以并联方式连在一起反而令总电阻减少?
物质对电荷流得的阻碍作用的多少,便是电阻。
所以在一个固定的电压上,电路的电流愈强,它的电阻便愈少。所谓并联,即有分支的电路,当电荷流动时多了一条分支(分路),电荷便更易流动,电流愈大,所以电阻便较小。
用一个比喻。一个运动场挤满了人,若只开一个小门,人的疏散便慢了,这样可看成小门对人的疏散(流动)产生阻碍作用。但若开多一道门,人的疏散便快了。所以多一道门,疏散时阻碍作用减少,这便等于并联电路,多一个分支,电阻便减少的性质相似。
若用电阻率公式计算考虑:
R = ρ(L/S)
式中 R 是电阻,ρ 是电阻率,S 是截面积,L 是导线的长度。
还有另一种公式的计算:
串联时:R=R1+R2+......+Rn
并联时:1/R=1/R1+1/R2+......1/Rn
R表示总电阻,R1表示第一个电阻,Rn表示第n个电阻。
若有N个相同电阻r并联,则1/R=N/r。
并联电阻,相当于通电时的截面积增加,S大了电阻便减少。
串联电路中的等效电阻比任何一个串联电阻都大,并联电路中的等效电阻比任何一个并联电阻都小。
定理
1.串联电路的等效电阻等于各串联电阻之和。如两个电阻串联,有R=R1+R2
理解:把n段导体串联起来,总电阻比任何一段导体的电阻都大,这相当于增加了导体的长度。
点拨:串联电路在电阻值为所串联电阻的阻值之和,常用串联电电阻的方法分担电路中多余的电压。
2.并联电路的等效电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。如两个电阻并联,有1/R=1/R1+1/R2
理解:把n段导体并联起来,总电阻比任何一段导体的电阻都小,这相当于增加了导体的横截面积。
点拨:电阻并联越多,等效电阻越小,即电阻越并越小;并联电路中,电流的分配与电阻成反比
分流和分压定理
1.分流定理
并联电路中,通过电阻的电流与电阻成反比。I1/I2=R2/R1
2.分压定理
串联电路中,电阻两端的电压与电阻成正比。U1/U2=R1/R2
性质
电路中能替代几个电阻使其他部分无任何改变的一个电阻。又称总电阻。
在串联电路中,把欧姆定律分别用于每个电阻可得U1=IR1,U2=IR2,…,Un=IRn,根据电压定义,U=U1+U2+…+Un,于是U=I(R1+R2+…+Rn)。若用一个阻值为R的电阻元件代替原来n个串联电阻,此R满足R=R1+R2+…+Rn,则此电阻元件的电流将与原串联电路的电流相同。R称为串联电路的等效电阻。串联电路的等效电阻等于各分电阻之和。在并联电路中,I=I1+I2+…+In,因为I1=U/R1,I2=U/R2,…In=U/Rn,所以I=U(1/R1+1/R2+…+1/Rn)。若用一个阻值为R的电阻元件代替原来n个并联电阻,此R满足1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn,则此电阻元件上的电流将与原并联电路的总电流I相同。R称为并联电路的等效电阻。并联电路的等效电阻的倒数等于各分电阻的倒数和。关于等效电阻(总电阻)有以下几个结论:①并联电路的等效电阻必小于每个参与并联的电阻的阻值;②当两个电阻的阻值R1和R2相差悬殊时,串联等效电阻R近似等于其中较大电阻的阻值;并联等效电阻R近似等于其中小电阻的阻值;③当两个电阻值相等时,并联等效电阻等于每个电阻阻值之半。
等效电路
等效电路又称“等值电路”。在同样给定条件下,可代替另一电路且对外性能不变的电路。电机、变压器等电气设备的电磁过程可用其相应的等效电路来分析研究。
等效电路是将一个复杂的电路,通过电阻等效、电容等效,电源等效等方法,化简成具有与原电路功能相同的简单电路。这个简单的电路,称作原复杂电路的等效电路 。
所谓“等效”,是指在保持电路的效果不变的情况下,为简化电路分析,将复杂的电路或概念用简单电路或已知概念来代替或转化,这种物理思想或分析方法称为“等效”变换。需要注意的是,“等效”概念只是应用于电路的理论分析中,是电工教学中的一个概念,与真实电路中的“替换”概念不同,即“等效”仅是应用于理论假设中,不是真实电路中的“替换”。“等效”的目的是为了在电路分析时,简化分析过程,易于理解的一种电路分析手段。
电路理论中涉及到“等效”概念的知识点包括:电阻串并联等效变换、电阻星形联结和三角形联结等效变换,两种电源模型的等效变换,非正弦周期量(电流和电压)与正弦量的等效等等。
参考资料
最新修订时间:2023-06-29 17:10
目录
概述
概念
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