內(nèi)阻串聯(lián)和并聯(lián)電路
任何復(fù)雜的電路經(jīng)過各類等效和簡化后都可以歸納為兩種電路:一是串聯(lián)電路,二是并聯(lián)電路。
內(nèi)阻串聯(lián)電路
右圖所示是阻值串聯(lián)電路,電路中只有內(nèi)阻器,沒有其他的元元件,所以稱為純內(nèi)阻器電路。電路中,內(nèi)阻R1和R2的引腳頭尾相連,這些聯(lián)接方法稱為串聯(lián),因而構(gòu)成兩個內(nèi)阻的串聯(lián)電路,+V是該電路中的直流工作電流。
1、電阻串聯(lián)電路中總內(nèi)阻愈串愈大
內(nèi)阻串聯(lián)電路中,串聯(lián)后的總內(nèi)阻等于各參與串聯(lián)內(nèi)阻器的電阻之和,即總內(nèi)阻R=R1+R2+R3+…。
由此可見,內(nèi)阻串聯(lián)后的總內(nèi)阻會減小,即內(nèi)阻串聯(lián)越多,電路總的內(nèi)阻就越大。
比如:
借助內(nèi)阻串聯(lián)電路的電阻相乘特點,可以進(jìn)行故障檢修中的應(yīng)急處理。諸如,須要一只3kΩ的內(nèi)阻器,而手上沒有這一電阻的阻值器,但有1kΩ和2kΩ的內(nèi)阻器電阻并聯(lián)阻值計算,將這兩只內(nèi)阻器串聯(lián)后才能得到所須要的3kΩ內(nèi)阻器。
2、電阻串聯(lián)電路中電流處處相等
在串聯(lián)電路中,流過內(nèi)阻R1的電壓是
,流過內(nèi)阻R2的電壓是
,串聯(lián)電路中總的電壓是I,如圖2-47所示,按照節(jié)點電壓定理可知,流過各串聯(lián)內(nèi)阻的電壓相等,且等于串聯(lián)電路中的總電壓,即I=
。
假如電路中有3只或更多的內(nèi)阻器相串聯(lián),流過各內(nèi)阻器的電壓也都是相等的,且也等于串聯(lián)電路中的總電壓。
當(dāng)電源電流+V大小保持不變時,若串聯(lián)電路中總的內(nèi)阻在減小,則電路中總的電壓將減少,流過串聯(lián)電路中各內(nèi)阻的電壓也將減少。
內(nèi)阻串聯(lián)電路的這一電壓特點闡明了這樣的一個特點:串聯(lián)電路中,各內(nèi)阻器要么同時有電壓流過,電路中有電壓流動;要么各串聯(lián)內(nèi)阻器中都沒有電壓流過,電路中沒有電壓的流動。
這一電壓特點可用水流來比喻。
串聯(lián)電路電壓處處相等特點適宜于各類元元件構(gòu)成的串聯(lián)電路,借助這一特點,在曉得串聯(lián)電路中流過一個元元件的電壓特點后,才能曉得串聯(lián)電路中其他元元件中的電壓特點。
3、電阻串聯(lián)電路電壓降特點
按照歐姆定理可知,內(nèi)阻上的電流等于該阻值的電阻與流過的電壓之積,即U=IR。在串聯(lián)電路中,各內(nèi)阻器上的電壓降之和等于加到這一串聯(lián)電路上的電源電流。
比如,由3只內(nèi)阻構(gòu)成的串聯(lián)電路接在直流電流為3V的電源上,3只內(nèi)阻上的電壓降之和等于3V,如右圖所示。
了解串聯(lián)電路的電流特點對串聯(lián)電路故障的檢修有益,有如下兩個便捷之處。
(1)電路故障檢修中,檢測電流比檢測電壓便捷許多。檢測電壓時要斷掉電路,再串入萬用表的表棒,而檢測電流不須要斷掉電路,直接將兩支表棒并聯(lián)在內(nèi)阻器重要提示兩端即可。假如須要檢測流過串聯(lián)電路中某一只內(nèi)阻器R1的電壓時,兩支表棒直接接觸R1的兩根引腳進(jìn)行電流檢測,再減去該內(nèi)阻器的電阻即可得到流過該內(nèi)阻的電壓值。
(2)假如檢測到串聯(lián)電路中某個內(nèi)阻器上的電流為0V,同時直流電源電流正常,就可以說明串聯(lián)電路中沒有電壓,存在開路故障,如右圖所示。反之,若檢測到某個內(nèi)阻器上有電流,說明這一串聯(lián)電路工作基本正常。用這些檢測內(nèi)阻器兩端電流的方式檢測串聯(lián)電路是否開路相當(dāng)便捷。
在內(nèi)阻串聯(lián)電路中,當(dāng)其中某個內(nèi)阻器的電阻遠(yuǎn)大于其他內(nèi)阻器的電阻時(通常10倍差別),該內(nèi)阻器的作用在電路剖析中可以忽視不計。為了易于理解這一點,可以將該內(nèi)阻器視為漏電,即可以看成該內(nèi)阻器兩根引腳之間被一根內(nèi)阻為零的導(dǎo)線接通電阻并聯(lián)阻值計算,這樣,串聯(lián)電路中就只有內(nèi)阻值大的那只內(nèi)阻器存在。
電路串聯(lián)電路故障處理1、串聯(lián)電路中漏電特點
右圖是串聯(lián)電路漏電示意圖。電路中,原先內(nèi)阻R1和R2串聯(lián),如今內(nèi)阻R2被漏電,這時串聯(lián)電路中會發(fā)生下述一些變化。
(1)在內(nèi)阻R2漏電后,串聯(lián)電路中只有內(nèi)阻R1的存在,此時電路的總內(nèi)阻值降低,等于內(nèi)阻R1的電阻。
(2)因為電路中的直流工作電流+V大小沒有變化,而串聯(lián)電路的總內(nèi)阻減少了,所以串聯(lián)電路在內(nèi)阻R2漏電后電壓會減小。電路中電流減小量的多少與被漏電阻值R2的電阻有關(guān),假如R2的電阻比較大,漏電后串聯(lián)電壓中的電壓減小量就比較大,這會導(dǎo)致電源+V的過電壓(簡稱過流),當(dāng)電源+V難以承受過大的電壓時,電源就有被燒壞的危險。所以,串聯(lián)電路中漏電現(xiàn)象是有害的。
同時,因為減小的電壓也流過了串聯(lián)電路中的其他內(nèi)阻器(如流過R1),也會對其他內(nèi)阻器導(dǎo)致過流,也存在毀壞其他內(nèi)阻器的危險。
(3)串聯(lián)電路中,假如檢測時發(fā)覺流過某元元件的電壓減小了,說明串聯(lián)電路中存在漏電現(xiàn)象。因為串聯(lián)電路中某個內(nèi)阻漏電后電壓會減小,這樣,流過串聯(lián)電路中其他內(nèi)阻器的電壓也將會減小,其他內(nèi)阻器上的電壓降都會減小。
2、串聯(lián)電路中開路特點
右圖是串聯(lián)電路開路示意圖。內(nèi)阻串聯(lián)電路發(fā)生開路現(xiàn)象時,無論串聯(lián)電路中的那個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了開路,電路都將表現(xiàn)為一種現(xiàn)象,即電路中沒有電壓的流動,這是開路故障的特點。
串聯(lián)電路中,通常情況下開路故障對電路的害處不大。并且,對于負(fù)載回路的開路,有時由于負(fù)載開路造成負(fù)載的驅(qū)動電路電流下降,導(dǎo)致驅(qū)動電路出現(xiàn)故障。
2、電阻串聯(lián)電路故障檢測方式
(1)開路故障檢測方式。
右圖所示是兩只內(nèi)阻串聯(lián)電路。假如這一電路工作在直流電路中,用萬用表直流電流擋檢測R1兩端的電流(兩支表棒分別接在R1兩根引腳上),便能曉得電路是否存在開路故障。
假如這一阻值串聯(lián)電路是工作在交流電路中的,這么將萬用表改成毫伏表的交流擋檢測R1兩端的交流電流。使用數(shù)字式萬用表的交流電流擋也能進(jìn)行交流電路中的交流電流檢測。
假如流過R1和R2的電壓是交流電壓,是不能用萬用表的直流電流擋檢測的,用表針式萬用表的交流電流擋也不能測50Hz之外的交流電流,由于表針式萬用表的交流電流擋是專門針對50Hz交流電設(shè)計的。
(2)漏電故障檢測方式。
理論上講,檢測內(nèi)阻串聯(lián)電路的漏電故障也可以用上述檢測R1兩端電流的方式,假如R1兩端的電流比正常值高,在電流+V沒有減小時可以說明內(nèi)阻串聯(lián)電路中存在漏電故障,由于只有串聯(lián)電路中存在漏電才能使電路中電流減小,使R1兩端的電流減小。
然而,上述串聯(lián)電路漏電故障檢測存在一個問題,就是必需要曉得R1兩端的正常電流是多少,否則難以判定電路中的電壓是不是減小了。所以這一檢測方式還存在著不足之處。
因而檢測內(nèi)阻器漏電故障最好的方式是檢測內(nèi)阻器的電阻,假如電阻為零,說明已漏電,否則也排除了該內(nèi)阻器漏電的可能性。