文章目錄
電路的串聯和并聯是最基本的電路聯接形式畫串聯和并聯電路圖,無論是修理鉗工的執業證考點中還是在馬達工程學中,并聯電路和串聯電路都是重要的考點,須要認真學習。
哪些是串聯電路
串聯顧名思義就是一串串的鏈接在一起;我們看上圖中有兩個以上的阻值,就是一個接著一個成串的鏈接在一起,組成一個沒有分支的電路,這些鏈接形式的電路就是串聯電路;當串聯的是阻值時,就是串聯阻值。這個阻值可以是純粹的阻值,也可以是任何有電阻的元元件(如負載甚至導線本身)。
串聯阻值及電壓和電流的大小
串聯電路電壓:因為串聯電路沒有分支,所以電路中電流是相同的(就好比水流一樣,水量都從一個線路流出時流量都是相同的,但有時侯水可以堆積,并且電荷在電路中不能堆積,也不能在流動中自行消失。)。即,不論是阻值大的地方,還是內阻小的地方畫串聯和并聯電路圖,電壓大小是相等的。
串聯電路電流:由于串聯電路各段電壓是相同的,這樣,依照歐姆定理便可獲知:在阻值大的那段電路上承受的電流變大,內阻小的那段電路上承受的電流變小。也就是說,各段電路的電流對應的阻值成正比列分配;我們借助歐姆定理剖析后面的串聯電路圖便可獲知:
由于:U1=IR1;U2=IR2;U3=IR3
所以:U1:U2:U3=R1:R2:R3
串聯電路電功率:由于串聯電路各段電壓相同,因而,各段功率也與對應的內阻成反比分配,這一點我們可以通過變換的驗證:
由于:P1=I2R1;P2=I2R2;P3=I2R3
所以:P1:P2:P3=R1:R2:R3
串聯電路的總電流等于各段電流之和:若總電流是已知數,則分電流由下式可得:
U1=R1÷(R1+R2+R3)×U
U2=R2÷(R1+R2+R3)×U
U3=R3÷(R1+R2+R3)×U
前面的公式稱為分壓公式。當然也就是算出阻值的比列之后乘總電流就得出分電流了。
串聯電路的總內阻等于各段內阻之和:由于,串聯內阻越多,電流通過時遇見的阻力也就越大。似乎降低了厚度似的。下邊我們仍然使用變換的歐姆定理來驗證:
由于:U=U1+U2+U3
所以:IR=IR1+IR2+IR3
同時相加的I可以消除,則得:R=R1+R2+R3
當R1=R2=R3=Ro時,R=3Ro,這么類推:n個相同電阻的阻值串聯,其總內阻等于n倍的分內阻,各內阻上的電流為1/n倍總電流。借助內阻串聯可以起到限流、分壓作用。
串聯電路估算題
直流馬達的串聯內阻電路估算題
如下圖所示的一臺直流電動機串聯電路圖,定子的內阻Ro很小,啟動時電壓非常大,會毀壞馬達,為了限制這個啟動電壓,啟動時在轉子上先串聯上一個限流內阻。假如電源電流U=220V,馬達的電阻Ro=1Ω,額定電壓為10A;
試估算不加啟動內阻(串聯內阻R)時的啟動電壓;為了使啟動電壓不超過額定電壓的2倍,應加多大的串聯限流內阻?
解:不串聯啟動內阻時啟動電壓直接用電流乘以定子內阻即可;
歐姆定理:I=U/R;代入本題中:I=U/r0=22/1=220A
使啟動電壓限制在額定電壓的兩倍,即20A的范圍內,應當加多大的啟動內阻R(串聯限流內阻),此時我們按照“串聯電路的總內阻等于各段內阻之和”來估算:
歐姆定理:I=U/R;代入本題中:I=U÷(R+ro)
估算內阻:R=(U-Iro)÷I=(220-20×1)÷20=10Ω
也可以先算出20A時所須要的內阻220÷20=11Ω,再除以現有的阻值Ro=1Ω的電阻即可。