內部電阻器是任何電氣或電子電路的基本組件。 一般來說,無論電路大小,內阻都會大量出現。 內部電阻可以串聯或并聯,或兩者并聯。 為了降低組合不同電阻值的復雜性,應遵循一些規則。
當相同的電壓流過兩個電阻器時,稱它們串聯。 串聯內部電阻可以用單個內部電阻代替。 所有內阻都遵循歐姆定律和基爾霍夫電壓定理等基本定理,無論它們的組合和復雜程度如何。
系列內部電阻
當一組內部電阻器背對背連接在一條線上時,它們被稱為串聯。 相同的電壓將流過所有內部電阻。 該串聯內部電阻似乎具有公共電壓。
在串聯內阻網絡中,從所有點流出的電壓量是相同的。
IR1=IR2=IR3=IAB。
考慮以下串聯內阻電路
這里串聯電阻R1??、R2、R3,阻值分別為1Ω、2Ω、3Ω。 由于所有內部電阻器都是串聯的,因此相同的電壓將流過所有內部電阻器。 電路的總內阻等于各個內阻之和。
若 RT 為總內阻,則
RT=R1+R2+R3
此時電路的等效內阻為
要求=R1+R2+R3
REQ=1Ω+2Ω+3Ω
要求=6Ω
如今,串聯組合的內部電阻可以用單個內部電阻 R 代替 EQ 值 6Ω
等效內阻公式
在串聯內阻網絡中,當相同的電壓通過各個內阻時,總內阻等于各個內阻之和。
∴=R1+R2+R3
例如,考慮兩個串聯的內部電阻,如下所示
兩個3Ω內阻串聯組合相當于單個6Ω內阻。因此上面的電路與下面的電路相同
同樣,考慮三個串聯的內部電阻,如下所示
三個3Ω內阻串聯的組合相當于一個9Ω內阻。因此上面的電路與下面的電路相同
這個單個內阻稱為電路的等效內阻,用于代替任意數量串聯的內阻。
如果串聯網絡中有n個內阻,則
REQ=R1+R2+R3+……..+Rn
從里面的方程可以看出。 串聯內阻的等效內阻始終小于最大內阻的內阻。
當前估計
對于串聯內阻,每一位內阻兩端的電流和電壓的規則是不同的。 對于串聯內阻,內阻上的總電流等于每個內阻上的電位差之和。
在上述電路中,可以使用歐姆定律來估計每位內阻上的電位差。 串聯電路中的電壓為1A,則根據歐姆定律
R1內阻兩端的電位差為I×R1=1×1=1V
R2內阻兩端的電位差為I×R2=1×2=2V
R3內阻兩端的電位差為I×R3=1×3=3V
因此,總電流VAB=1V+2V+3V=6V
考慮三個內部電阻 R R1、R2 和 R3 的串聯連接,電壓流過它們。
讓電勢從 A 到 B 增長為 V。該電勢降是每位內阻上各個電勢降的總和。然后根據歐姆定律
R1的潛在增長為VR1=I×R1
R2的潛在增長為VR2=I×R2
R3的潛在增長為VR3=I×R3
∴V=VR1+VR2+VR3
∴V=I×R1+I×R2+I×R3
如果上述電路中串聯的內阻的等效內阻在REQ之后
如果有n個內阻串聯R1、R2……Rn電路的串聯和并聯實驗,它們兩端的總電流就是每個內阻上各自電位差的總和。
VT=VR1+VR2+…..+VRn
在n個內阻串聯的組合中,如果每個內阻的內阻值與另一個內阻不同,則每個內阻兩端的電位不同。
對于串聯組合的N個內部電阻,每個內部電阻都有不同的內阻,它們之間就會有N個不同的電位差。 這種類型的電路將創建一個分壓器。 分壓電路是電位器結構的基礎。
在串聯電路中,可以利用歐姆定律估算電流、電流或內阻的值。 串聯電路中內阻可以互換,不影響內阻每位總功率、電流或電路總內阻。
串聯內部電阻示例
1. 考慮以下電路來估計 A 和 B 之間的總電流。
兩個內阻R1和R2串聯。
R1=2Ω,R2=3Ω
電路中的電壓為I=5A
可以使用歐姆定律估計單個電壓降,如下所示
內阻R1兩端的壓降為VR1=I×R1=5×2=10V
內阻R2兩端的壓降為VR2=I×R2=5×3=15V
總壓降是各個壓降的總和。
V=VR1+VR2=10+15=25V
另一種方法是估計串聯組合的等效內阻。 串聯組合的單個內部電阻可以用單個等效內部電阻代替。 兩個內阻R1、R2串聯的等效內阻為:
REQ=R1+R2=2+3=5Ω
所以根據歐姆定律,
A和B兩端的電壓降為
V=I×REQ=5×5=25V
2. 考慮以下電路,其中給出了每位內部電阻上的各個電位降以及串聯組合的電壓。 串聯組合的總內阻為R=30Ω。 電路中的電壓為1A。
R=30Ω,I=1A
每一位內阻兩端的電壓是相同的。
I=I1=I2=I3=I4=1A。
根據歐姆定律電路的串聯和并聯實驗,內阻可估計為
R1=V1/I1
R1=5/1=5Ω
=V2/I2
R2=8/1=8Ω
且R3=V3/I3
R3=7/1=7Ω
R4 的潛力沒有具體說明。 但R4的值可以根據電路的總內阻或等效內阻來估算。
要求=R1+R2+R3+R4
∴R4=REQ-(R1+R2+R3)
R4=30–(5+8+7)
R4=10Ω
如今,R4 的潛力可估計為
V4=I4×4
∴V4=1×10=10V
總電流 VAB 可以通過兩種方式估算。
第一種方法是利用個體電位差異。
總電流等于各個電位差的總和。
一種方法是利用個體電位差異。
總電流等于各個電位差的總和。
VAB=V1+V2+V3+V4
其中V1、V2、V3和V4分別是電阻R1、R2、R3和R4之間的電位差。
因此VAB=5+8+7+10
VAB=30V
估算總電流的第二種方法是使用等效內阻值。
總電流等于電壓和等效內阻的乘積。總電壓和等效內阻的值為I=1A,
要求=30Ω
因此VAB=I×REQ
VAB=1×30
VAB=30V
應用
當兩個不同阻值的內阻串聯時,其兩端的電流是不同的。 這些方法是分壓器電路的基礎。
如果分壓電路中的一個內部電阻被替換為感測器,則感測數將轉換為換相數,以便于檢測。 常用的傳感器有熱敏內阻和光敏內阻。 在熱內阻中,內阻隨溫度變化。 例如,假設室溫為10℃時,熱內阻為25KΩ0C。 同樣的熱內阻在100℃的水溫下可具有100Ω0C的內阻。 因此,熱內阻的電位降會因體溫的變化而變化。 這些電阻變化可以根據空氣溫度進行校正,從而從熱敏電阻內部電阻的電位降中找到空氣溫度值。
另一種使用串聯內部電阻的傳感是光敏內部電阻或光敏內部電阻。 在光相關內部電阻器中,內部電阻根據入射到其上的光的硬度而變化。 在沒有光照的情況下,典型的光相關內阻的內阻高達 1 MΩ。 在有光的情況下,與光相關的內阻的內阻增加到一個很小的值,一般在幾歐姆的數量級,這些內阻和光硬度的協調變化會引起不同的壓降。 可以校正電壓降以尋找特定波長的光的存在。