等效電阻的求法有哪些?
等效電阻是指幾個(gè)連接起來的電阻所起的作用,可以用一個(gè)電阻來代替,這個(gè)電阻就是那些電阻的等效電阻。也就是說任何電回路中的電阻,不論有多少只,都可等效為一個(gè)電阻來代替,而不影響原回路兩端的電壓和回路中電流強(qiáng)度的變化。
等效電阻的求法原理:首先把這兩個(gè)電阻串聯(lián)起來,然后移動(dòng)滑動(dòng)變阻器,移動(dòng)到適當(dāng)?shù)牡胤骄涂梢?,然后記錄下這時(shí)的電壓與電流,分別假設(shè)為U和I。然后就另外把電阻箱接入電路中,滑動(dòng)變阻器不要移動(dòng),保持原樣,調(diào)整變阻器的阻值,使得電壓和電流為I和U。
在電路分析中,最基本的電路就是電阻電路。而分析電阻電路常常要將電路化簡(jiǎn),求其等效電阻。由于實(shí)際電路形式多種多樣,電阻之間聯(lián)接方式也不盡相同,因此等效電阻計(jì)算方法也有所不同。幾種常見的電阻聯(lián)接方式來談?wù)劦刃щ娮璧挠?jì)算方法和技巧。
一、電阻的串聯(lián)
以3個(gè)電阻聯(lián)接為例,根據(jù)電阻串聯(lián)特點(diǎn)可推得,等效電阻等于各串聯(lián)電阻之和,即
由此可見:
(1)串聯(lián)電阻越多,等效電阻也越大;
(2)如果各電阻阻值相同,則等效電阻為R=nR1
二、電阻的并聯(lián)
根據(jù)電阻并聯(lián)特點(diǎn)可推得,等效電阻的倒數(shù)等于各并聯(lián)電阻倒數(shù)之和,即如果一個(gè)電阻是另一個(gè)電阻的3倍、4倍,n倍。
例如,電壓為U,R電阻分別與R1、R2電阻并聯(lián),等效電阻R0如何計(jì)算?
等效電阻的計(jì)算通式為:R0=U/(U/(U/R+U/R1+U/R2))
三、兩端拉伸法求等效電阻
電路圖的設(shè)計(jì)有時(shí)因?yàn)槊烙^的需要,通常以直線,直角,矩形等一些形式出現(xiàn),甚而有時(shí)故意增添部分細(xì)枝末節(jié),用來干擾學(xué)生思維,但只要我們明白導(dǎo)線的作用,它是用來連接電路元件的,因此我們?cè)诜治龃祟愲娐窌r(shí),有時(shí)將導(dǎo)線看成橡皮筋,可任意伸長、縮短、拐彎,然后再抓住電路兩端一拉,將電路中的電阻元件盡可能置于同一方向上,就較容易看出電路中各電阻的連接關(guān)系。
例:外圍導(dǎo)線MKN的作用僅僅是將MN兩點(diǎn)連接在一起,故可用一直線直接從內(nèi)部將MN兩點(diǎn)相連,然后將其縮成一點(diǎn),再抓住A、B兩端一拉,即可得到等效電路如右圖所示,可求出其等效電阻。
四、電流流向過程中的分合法求等效電阻
正如水從高山源頭發(fā)出,先要形成許多小溪、瀑布,這些小溪、瀑布在流動(dòng)過程中要依據(jù)由高處向低處的自然規(guī)律,再形成江、河、湖、泊,最后流向大海一樣,電流流向過程中的分合法同樣也假設(shè)有一電流從始點(diǎn)(高電位端)流出,這一電流在向前流動(dòng)時(shí)先要分成一些支流,這些支路中的電流依據(jù)由高電位端流向低電位端的規(guī)律,在流動(dòng)過程中再進(jìn)行合并,最后到達(dá)低電位端,依據(jù)這一規(guī)律,畫出等效電路,可輕松理順各電阻的連接關(guān)系。例:令總電流由高電位A點(diǎn)發(fā)出,先通過電阻R1后在C點(diǎn)分成兩路,一支路經(jīng)R7到D點(diǎn),另一路經(jīng)R3到E點(diǎn)后又分成兩路,其一路經(jīng)R8到F點(diǎn),另一路經(jīng)R5、R9、R6也到F點(diǎn),電流匯合后經(jīng)R4到D點(diǎn),與經(jīng)R7到D點(diǎn)的電流匯合成總電流通過R2回到B點(diǎn),其等效電路如圖所示,從而可求出等效電阻。
五、星形與三角形的等效變換法求等效電阻
有一類電路,既非串聯(lián),又非并聯(lián),根本不能用電阻的串、并聯(lián)來化簡(jiǎn),這種情況下就只能用星形與三角形的等效變換法來化簡(jiǎn)電路。如下圖所示,將星形聯(lián)接變換為三角形聯(lián)接時(shí),三角形對(duì)應(yīng)的各邊電阻為一分?jǐn)?shù)表達(dá)式,分子皆為星形聯(lián)接的兩兩電阻乘積之和,分母為與三角形電阻邊相對(duì)的星形電阻,公式為:
Rab=(RaRb+RbRc+RcRa)/Rc
Rbc=(RaRb+RbRc+RcRa)/Ra
Rca=(RaRb+RbRc+RcRa)/Rb
將三角形聯(lián)接變換為星形聯(lián)接時(shí),星形聯(lián)接的各邊對(duì)應(yīng)電阻也為一分?jǐn)?shù)表達(dá)式,分子為與星形電阻對(duì)應(yīng)的三角形相鄰兩邊電阻乘積,分母均為三角形三邊電阻之和,公式為:
Ra=RabRca/(Rab+Rbc+Rca)
Rb=RbcRab/(Rab+Rbc+Rca)
Rc=RcaRbc/(Rab+Rbc+Rca)。
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