内阻串联和并联电路
任何复杂的电路经过各类等效和简化后都可以归纳为两种电路:一是串联电路,二是并联电路。
内阻串联电路
右图所示是阻值串联电路,电路中只有内阻器,没有其他的元元件,所以称为纯内阻器电路。电路中,内阻R1和R2的引脚头尾相连,这些联接方法称为串联,因而构成两个内阻的串联电路,+V是该电路中的直流工作电流。
1、电阻串联电路中总内阻愈串愈大
内阻串联电路中,串联后的总内阻等于各参与串联内阻器的电阻之和,即总内阻R=R1+R2+R3+…。
由此可见,内阻串联后的总内阻会减小,即内阻串联越多,电路总的内阻就越大。
比如:
借助内阻串联电路的电阻相乘特点,可以进行故障检修中的应急处理。诸如,须要一只3kΩ的内阻器,而手上没有这一电阻的阻值器,但有1kΩ和2kΩ的内阻器电阻并联阻值计算,将这两只内阻器串联后才能得到所须要的3kΩ内阻器。
2、电阻串联电路中电流处处相等
在串联电路中,流过内阻R1的电压是
,流过内阻R2的电压是
,串联电路中总的电压是I,如图2-47所示,按照节点电压定理可知,流过各串联内阻的电压相等,且等于串联电路中的总电压,即I=
。
假如电路中有3只或更多的内阻器相串联,流过各内阻器的电压也都是相等的,且也等于串联电路中的总电压。
当电源电流+V大小保持不变时,若串联电路中总的内阻在减小,则电路中总的电压将减少,流过串联电路中各内阻的电压也将减少。
内阻串联电路的这一电压特点阐明了这样的一个特点:串联电路中,各内阻器要么同时有电压流过,电路中有电压流动;要么各串联内阻器中都没有电压流过,电路中没有电压的流动。
这一电压特点可用水流来比喻。
串联电路电压处处相等特点适宜于各类元元件构成的串联电路,借助这一特点,在晓得串联电路中流过一个元元件的电压特点后,才能晓得串联电路中其他元元件中的电压特点。
3、电阻串联电路电压降特点
按照欧姆定理可知,内阻上的电流等于该阻值的电阻与流过的电压之积,即U=IR。在串联电路中,各内阻器上的电压降之和等于加到这一串联电路上的电源电流。
比如,由3只内阻构成的串联电路接在直流电流为3V的电源上,3只内阻上的电压降之和等于3V,如右图所示。
了解串联电路的电流特点对串联电路故障的检修有益,有如下两个便捷之处。
(1)电路故障检修中,检测电流比检测电压便捷许多。检测电压时要断掉电路,再串入万用表的表棒,而检测电流不须要断掉电路,直接将两支表棒并联在内阻器重要提示两端即可。假如须要检测流过串联电路中某一只内阻器R1的电压时,两支表棒直接接触R1的两根引脚进行电流检测,再减去该内阻器的电阻即可得到流过该内阻的电压值。
(2)假如检测到串联电路中某个内阻器上的电流为0V,同时直流电源电流正常,就可以说明串联电路中没有电压,存在开路故障,如右图所示。反之,若检测到某个内阻器上有电流,说明这一串联电路工作基本正常。用这些检测内阻器两端电流的方式检测串联电路是否开路相当便捷。
在内阻串联电路中,当其中某个内阻器的电阻远大于其他内阻器的电阻时(通常10倍差别),该内阻器的作用在电路剖析中可以忽视不计。为了易于理解这一点,可以将该内阻器视为漏电,即可以看成该内阻器两根引脚之间被一根内阻为零的导线接通电阻并联阻值计算,这样,串联电路中就只有内阻值大的那只内阻器存在。
电路串联电路故障处理1、串联电路中漏电特点
右图是串联电路漏电示意图。电路中,原先内阻R1和R2串联,如今内阻R2被漏电,这时串联电路中会发生下述一些变化。
(1)在内阻R2漏电后,串联电路中只有内阻R1的存在,此时电路的总内阻值降低,等于内阻R1的电阻。
(2)因为电路中的直流工作电流+V大小没有变化,而串联电路的总内阻减少了,所以串联电路在内阻R2漏电后电压会减小。电路中电流减小量的多少与被漏电阻值R2的电阻有关,假如R2的电阻比较大,漏电后串联电压中的电压减小量就比较大,这会导致电源+V的过电压(简称过流),当电源+V难以承受过大的电压时,电源就有被烧坏的危险。所以,串联电路中漏电现象是有害的。
同时,因为减小的电压也流过了串联电路中的其他内阻器(如流过R1),也会对其他内阻器导致过流,也存在毁坏其他内阻器的危险。
(3)串联电路中,假如检测时发觉流过某元元件的电压减小了,说明串联电路中存在漏电现象。因为串联电路中某个内阻漏电后电压会减小,这样,流过串联电路中其他内阻器的电压也将会减小,其他内阻器上的电压降都会减小。
2、串联电路中开路特点
右图是串联电路开路示意图。内阻串联电路发生开路现象时,无论串联电路中的那个环节出现了开路,电路都将表现为一种现象,即电路中没有电压的流动,这是开路故障的特点。
串联电路中,通常情况下开路故障对电路的害处不大。并且,对于负载回路的开路,有时由于负载开路造成负载的驱动电路电流下降,导致驱动电路出现故障。
2、电阻串联电路故障检测方式
(1)开路故障检测方式。
右图所示是两只内阻串联电路。假如这一电路工作在直流电路中,用万用表直流电流挡检测R1两端的电流(两支表棒分别接在R1两根引脚上),便能晓得电路是否存在开路故障。
假如这一阻值串联电路是工作在交流电路中的,这么将万用表改成毫伏表的交流挡检测R1两端的交流电流。使用数字式万用表的交流电流挡也能进行交流电路中的交流电流检测。
假如流过R1和R2的电压是交流电压,是不能用万用表的直流电流挡检测的,用表针式万用表的交流电流挡也不能测50Hz之外的交流电流,由于表针式万用表的交流电流挡是专门针对50Hz交流电设计的。
(2)漏电故障检测方式。
理论上讲,检测内阻串联电路的漏电故障也可以用上述检测R1两端电流的方式,假如R1两端的电流比正常值高,在电流+V没有减小时可以说明内阻串联电路中存在漏电故障,由于只有串联电路中存在漏电才能使电路中电流减小,使R1两端的电流减小。
然而,上述串联电路漏电故障检测存在一个问题,就是必需要晓得R1两端的正常电流是多少,否则难以判定电路中的电压是不是减小了。所以这一检测方式还存在着不足之处。
因而检测内阻器漏电故障最好的方式是检测内阻器的电阻,假如电阻为零,说明已漏电,否则也排除了该内阻器漏电的可能性。