內阻串聯和并聯電路
任何復雜的電路經過各類等效和簡化后都可以歸納為兩種電路:一是串聯電路,二是并聯電路。
內阻串聯電路
右圖所示是阻值串聯電路,電路中只有內阻器,沒有其他的元元件,所以稱為純內阻器電路。電路中,內阻R1和R2的引腳頭尾相連,這些聯接方法稱為串聯,因而構成兩個內阻的串聯電路,+V是該電路中的直流工作電流。
1、電阻串聯電路中總內阻愈串愈大
內阻串聯電路中,串聯后的總內阻等于各參與串聯內阻器的電阻之和,即總內阻R=R1+R2+R3+…。
由此可見,內阻串聯后的總內阻會減小,即內阻串聯越多,電路總的內阻就越大。
比如:
借助內阻串聯電路的電阻相乘特點,可以進行故障檢修中的應急處理。諸如,須要一只3kΩ的內阻器,而手上沒有這一電阻的阻值器,但有1kΩ和2kΩ的內阻器電阻并聯阻值計算,將這兩只內阻器串聯后才能得到所須要的3kΩ內阻器。
2、電阻串聯電路中電流處處相等
在串聯電路中,流過內阻R1的電壓是
,流過內阻R2的電壓是
,串聯電路中總的電壓是I,如圖2-47所示,按照節點電壓定理可知,流過各串聯內阻的電壓相等,且等于串聯電路中的總電壓,即I=
。
假如電路中有3只或更多的內阻器相串聯,流過各內阻器的電壓也都是相等的,且也等于串聯電路中的總電壓。
當電源電流+V大小保持不變時,若串聯電路中總的內阻在減小,則電路中總的電壓將減少,流過串聯電路中各內阻的電壓也將減少。
內阻串聯電路的這一電壓特點闡明了這樣的一個特點:串聯電路中,各內阻器要么同時有電壓流過,電路中有電壓流動;要么各串聯內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。
串聯電路電壓處處相等特點適宜于各類元元件構成的串聯電路,借助這一特點,在曉得串聯電路中流過一個元元件的電壓特點后,才能曉得串聯電路中其他元元件中的電壓特點。
3、電阻串聯電路電壓降特點
按照歐姆定理可知,內阻上的電流等于該阻值的電阻與流過的電壓之積,即U=IR。在串聯電路中,各內阻器上的電壓降之和等于加到這一串聯電路上的電源電流。
比如,由3只內阻構成的串聯電路接在直流電流為3V的電源上,3只內阻上的電壓降之和等于3V,如右圖所示。
了解串聯電路的電流特點對串聯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在內阻器重要提示兩端即可。假如須要檢測流過串聯電路中某一只內阻器R1的電壓時,兩支表棒直接接觸R1的兩根引腳進行電流檢測,再減去該內阻器的電阻即可得到流過該內阻的電壓值。
(2)假如檢測到串聯電路中某個內阻器上的電流為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,若檢測到某個內阻器上有電流,說明這一串聯電路工作基本正常。用這些檢測內阻器兩端電流的方式檢測串聯電路是否開路相當便捷。
在內阻串聯電路中,當其中某個內阻器的電阻遠大于其他內阻器的電阻時(通常10倍差別),該內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,可以將該內阻器視為漏電,即可以看成該內阻器兩根引腳之間被一根內阻為零的導線接通電阻并聯阻值計算,這樣,串聯電路中就只有內阻值大的那只內阻器存在。
電路串聯電路故障處理1、串聯電路中漏電特點
右圖是串聯電路漏電示意圖。電路中,原先內阻R1和R2串聯,如今內阻R2被漏電,這時串聯電路中會發生下述一些變化。
(1)在內阻R2漏電后,串聯電路中只有內阻R1的存在,此時電路的總內阻值降低,等于內阻R1的電阻。
(2)因為電路中的直流工作電流+V大小沒有變化,而串聯電路的總內阻減少了,所以串聯電路在內阻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,假如R2的電阻比較大,漏電后串聯電壓中的電壓減小量就比較大,這會導致電源+V的過電壓(簡稱過流),當電源+V難以承受過大的電壓時,電源就有被燒壞的危險。所以,串聯電路中漏電現象是有害的。
同時,因為減小的電壓也流過了串聯電路中的其他內阻器(如流過R1),也會對其他內阻器導致過流,也存在毀壞其他內阻器的危險。
(3)串聯電路中,假如檢測時發覺流過某元元件的電壓減小了,說明串聯電路中存在漏電現象。因為串聯電路中某個內阻漏電后電壓會減小,這樣,流過串聯電路中其他內阻器的電壓也將會減小,其他內阻器上的電壓降都會減小。
2、串聯電路中開路特點
右圖是串聯電路開路示意圖。內阻串聯電路發生開路現象時,無論串聯電路中的那個環節出現了開路,電路都將表現為一種現象,即電路中沒有電壓的流動,這是開路故障的特點。
串聯電路中,通常情況下開路故障對電路的害處不大。并且,對于負載回路的開路,有時由于負載開路造成負載的驅動電路電流下降,導致驅動電路出現故障。
2、電阻串聯電路故障檢測方式
(1)開路故障檢測方式。
右圖所示是兩只內阻串聯電路。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。使用數字式萬用表的交流電流擋也能進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交流電設計的。
(2)漏電故障檢測方式。
理論上講,檢測內阻串聯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阻串聯電路中存在漏電故障,由于只有串聯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。
因而檢測內阻器漏電故障最好的方式是檢測內阻器的電阻,假如電阻為零,說明已漏電,否則也排除了該內阻器漏電的可能性。