电子工程之并联电阻

如果一个电阻器的两个端子都连接到另一个电阻器的每个相应端子,则称两个电阻器并联连接。在并联电阻网络中,电流可以采用多个路径,这与串联电阻器网络不同,因为电流流动的路径多条。因此,并联电阻电路是分流器。
并联电阻器
如果两个或多个电阻并联连接,则每个电阻器之间的电位差相同。并联的电阻器连接到相同的节点。这可以通过存在多条电流流动路径来识别。例如,下面显示的电路是电阻器的并联连接。电阻r1两端的电位差与电阻r2两端的电位差相同,等于电源电位vab
如果是vab提供的潜力,那么
vr1=vr2=vab
在下面的电路中,电阻r1、r2和r3并联连接。
这里的供应潜力为vab在点a和b之间。由于电阻r1、r2和r3并联连接,因此每个电阻两端的电位差与电源相同。因此vab=vr1=vr2=vr3
vr1是电阻r1两端的电位。
vr2是电阻r2两端的电位。
vr3是电阻r3两端的电位。
但是流过这三个电阻的电流是不同的。如果i是离开节点a的电流,那么它有三条路径到达节点b。流过每个电阻的电流取决于其电阻。因此,在并联电阻电路的情况下,所有电阻中的电流都不相同。如果i1是流过电阻r1的电流,i2是流过电阻r2的电流,i3是流过电阻r3的电流,那么电流i、i1、i2和i3可以在基尔霍夫电流定律的帮助下相关。根据基尔霍夫电流定律,“进入节点的电流总和等于离开节点的电流总和。
因此
i=i1+i2+i3。
等效电阻公式
以并联组合方式连接的任意数量的电阻器都可以用单个电阻器代替,其电阻等于并联组合电阻器的等效电阻。
已经确定,并联组合中每个电阻两端的电压是相同的,总电流等于单个电流的总和。请考虑以下电路。
这里,i=i1+i2+i3
i1=v/r1
i2=v/r2
i3=v/r3
如果rt是电路的总电阻,那么
i=v/rt
因此v/rt=v/r1+v/r2+v/r3
1/rt=1/r1+1/r2+1/r3
如果req是电路的等效电阻,然后通过添加单个电阻的倒数(1/r)来计算。这个代数和的倒数将给出等效电阻。等效电阻r的公式eq如下图所示,为n个电阻的并联电阻电路。
(1/req)=(1/r1)+(1/r2)+(1/r3)+.........+(1/rn)
从上式可以观察到,并联电阻的等效电阻总是小于最小电阻的电阻。
如果有两个电阻并联,则等效电阻为
(1/req)=(1/r1)+(1/r2)
req=r1*r1/(r1+r2)
如果两个电阻相等的电阻r并联连接,则组合的等效电阻为r/2。
类似地,如果三个电阻相等的电阻r并联连接,则组合的等效电阻为r/3。
电阻器的并联连接给出了电导值。电导是电阻的倒数。它通常由符号g表示。电导的单位是西门子,由符号s表示,以前的电导单位是mho(℧),这是欧姆的反向拼写,符号是ω的颠倒表示。
即使并联电阻连接在两个节点之间,这种连接的表示也可以采用以下任何形式。
上述所有组合都是并联电阻电路,并联电阻的所有规则也适用于上述组合。
电流计算
并联电阻电路每个分支中的电流彼此不同。由于每个电阻两端的电压相同,因此流过每个电阻的电流取决于该电阻的电阻。因此,如果一个分支中的电阻值与另一个分支不同,则这些分支中的电流将不同。该电流的值可以通过使用欧姆定律来确定。
考虑一个由两个电阻组成的并联网络,电源电压v在两点a和b之间。
让电流流过电阻r1是ir1和流过电阻r2的电流是ir2.
然后根据基尔霍夫电流定律,“进入电路的总电流等于离开电路的总电流。
如果it是总电流,那么
it=ir1+ir2
由于每个电阻两端的压降相同
ir1=v/r1
andir2=v/r2
如果考虑由n个电阻组成的并联电阻电路,则电路中的总电流为
itotal=ir1+ir2+….+irn
如果串联电阻电路称为分压器电路,则同样,并联电阻电路称为分流电路。
如果考虑由n个具有不同电阻的电阻组成的并联电阻电路,那么电流流动的路径可能为n个不同的路径,并且通过该路径的电流值可能为n个不同的值。并联组合的电阻可以互换,而不会影响总电流和等效电阻。
并联电阻器示例
考虑以下电路,其中四个电阻r1、r2、r3和r4并联连接。
每个电阻的电阻值为
r1=10ω
r2=20ω
r3=30ω
r4=40ω
电源电压为v=24v
电路中的总电流可以通过两种方法计算。
第一种方法是计算流过每个电阻的单个电流。
如果i1是流过电阻r1的电流,则根据欧姆定律
i1=v/r1=24/10=2.4a
同样,如果i2是流过电阻r2的电流,则根据欧姆定律
i2=v/r2=24/20=1.2a
如果i3是流过电阻r3的电流,则根据欧姆定律
i3=v/r3=24/30=0.8a
如果i4是流过电阻r4的电流,那么根据欧姆定律
i4=v/r4=24/40=0.6a
如果我总是电路中的总电流,则根据基尔霍夫电流定律,
itotal=i1+i2+i3+i4=2.4+1.2+0.8+0.6=5a
计算电流的第二种方法是找出电路的等效电阻。
电路的等效电阻为
1/req=(1/r1)+(1/r2)+(1/r3)+(1/r4)
1/req=(1/10)+(1/20)+(1/30)+(1/40)
req=1/2.083=4.8Ω
该单个电阻器可用于替换并联组合中的所有电阻器。
∴itotal=v/req=24/4.8=5a.
考虑以下电路,其中三个电阻r1、r2和r3并联连接。
流过r1的电流为i1=6a
流过r2的电流为i2=4a
流过r3的电流为i3=2a
在并联电阻电路中,每个电阻两端的电压相同,等于电源电压。
此处的电源电压为v=12v。
如果v1是电阻r1两端的电压,v2是电阻r2两端的电压,v3是电阻r3两端的电压,则
v=v1=v2=v3=12v
然后根据欧姆定律
r1=v1/i1
r1=12/6
r1=2Ω
r2=v2/i2
r2=12/4
r2=3Ω
r3=v3/i3
r3=12/2
r3=6Ω
应用
并联电阻的概念用于惠斯通电桥电路的分析。并联组合的电阻器用作分流器电路。这种分流器概念在模数转换器和数模转换器等应用中得到充分应用。

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