内部电阻器是任何电气或电子电路的基本组件。 一般来说,无论电路大小,内阻都会大量出现。 内部电阻可以串联或并联,或两者并联。 为了降低组合不同电阻值的复杂性,应遵循一些规则。
当相同的电压流过两个电阻器时,称它们串联。 串联内部电阻可以用单个内部电阻代替。 所有内阻都遵循欧姆定律和基尔霍夫电压定理等基本定理,无论它们的组合和复杂程度如何。
系列内部电阻
当一组内部电阻器背对背连接在一条线上时,它们被称为串联。 相同的电压将流过所有内部电阻。 该串联内部电阻似乎具有公共电压。
在串联内阻网络中,从所有点流出的电压量是相同的。
IR1=IR2=IR3=IAB。
考虑以下串联内阻电路
这里串联电阻R1、R2、R3,阻值分别为1Ω、2Ω、3Ω。 由于所有内部电阻器都是串联的,因此相同的电压将流过所有内部电阻器。 电路的总内阻等于各个内阻之和。
若 RT 为总内阻,则
RT=R1+R2+R3
此时电路的等效内阻为
要求=R1+R2+R3
REQ=1Ω+2Ω+3Ω
要求=6Ω
如今,串联组合的内部电阻可以用单个内部电阻 R 代替 EQ 值 6Ω
等效内阻公式
在串联内阻网络中,当相同的电压通过各个内阻时,总内阻等于各个内阻之和。
∴=R1+R2+R3
例如,考虑两个串联的内部电阻,如下所示
两个3Ω内阻串联组合相当于单个6Ω内阻。因此上面的电路与下面的电路相同
同样,考虑三个串联的内部电阻,如下所示
三个3Ω内阻串联的组合相当于一个9Ω内阻。因此上面的电路与下面的电路相同
这个单个内阻称为电路的等效内阻,用于代替任意数量串联的内阻。
如果串联网络中有n个内阻,则
REQ=R1+R2+R3+……..+Rn
从里面的方程可以看出。 串联内阻的等效内阻始终小于最大内阻的内阻。
当前估计
对于串联内阻,每一位内阻两端的电流和电压的规则是不同的。 对于串联内阻,内阻上的总电流等于每个内阻上的电位差之和。
在上述电路中,可以使用欧姆定律来估计每位内阻上的电位差。 串联电路中的电压为1A,则根据欧姆定律
R1内阻两端的电位差为I×R1=1×1=1V
R2内阻两端的电位差为I×R2=1×2=2V
R3内阻两端的电位差为I×R3=1×3=3V
因此,总电流VAB=1V+2V+3V=6V
考虑三个内部电阻 R R1、R2 和 R3 的串联连接,电压流过它们。
让电势从 A 到 B 增长为 V。该电势降是每位内阻上各个电势降的总和。然后根据欧姆定律
R1的潜在增长为VR1=I×R1
R2的潜在增长为VR2=I×R2
R3的潜在增长为VR3=I×R3
∴V=VR1+VR2+VR3
∴V=I×R1+I×R2+I×R3
如果上述电路中串联的内阻的等效内阻在REQ之后
如果有n个内阻串联R1、R2……Rn电路的串联和并联实验,它们两端的总电流就是每个内阻上各自电位差的总和。
VT=VR1+VR2+…..+VRn
在n个内阻串联的组合中,如果每个内阻的内阻值与另一个内阻不同,则每个内阻两端的电位不同。
对于串联组合的N个内部电阻,每个内部电阻都有不同的内阻,它们之间就会有N个不同的电位差。 这种类型的电路将创建一个分压器。 分压电路是电位器结构的基础。
在串联电路中,可以利用欧姆定律估算电流、电流或内阻的值。 串联电路中内阻可以互换,不影响内阻每位总功率、电流或电路总内阻。
串联内部电阻示例
1. 考虑以下电路来估计 A 和 B 之间的总电流。
两个内阻R1和R2串联。
R1=2Ω,R2=3Ω
电路中的电压为I=5A
可以使用欧姆定律估计单个电压降,如下所示
内阻R1两端的压降为VR1=I×R1=5×2=10V
内阻R2两端的压降为VR2=I×R2=5×3=15V
总压降是各个压降的总和。
V=VR1+VR2=10+15=25V
另一种方法是估计串联组合的等效内阻。 串联组合的单个内部电阻可以用单个等效内部电阻代替。 两个内阻R1、R2串联的等效内阻为:
REQ=R1+R2=2+3=5Ω
所以根据欧姆定律,
A和B两端的电压降为
V=I×REQ=5×5=25V
2. 考虑以下电路,其中给出了每位内部电阻上的各个电位降以及串联组合的电压。 串联组合的总内阻为R=30Ω。 电路中的电压为1A。
R=30Ω,I=1A
每一位内阻两端的电压是相同的。
I=I1=I2=I3=I4=1A。
根据欧姆定律电路的串联和并联实验,内阻可估计为
R1=V1/I1
R1=5/1=5Ω
=V2/I2
R2=8/1=8Ω
且R3=V3/I3
R3=7/1=7Ω
R4 的潜力没有具体说明。 但R4的值可以根据电路的总内阻或等效内阻来估算。
要求=R1+R2+R3+R4
∴R4=REQ-(R1+R2+R3)
R4=30–(5+8+7)
R4=10Ω
如今,R4 的潜力可估计为
V4=I4×4
∴V4=1×10=10V
总电流 VAB 可以通过两种方式估算。
第一种方法是利用个体电位差异。
总电流等于各个电位差的总和。
一种方法是利用个体电位差异。
总电流等于各个电位差的总和。
VAB=V1+V2+V3+V4
其中V1、V2、V3和V4分别是电阻R1、R2、R3和R4之间的电位差。
因此VAB=5+8+7+10
VAB=30V
估算总电流的第二种方法是使用等效内阻值。
总电流等于电压和等效内阻的乘积。总电压和等效内阻的值为I=1A,
要求=30Ω
因此VAB=I×REQ
VAB=1×30
VAB=30V
应用
当两个不同阻值的内阻串联时,其两端的电流是不同的。 这些方法是分压器电路的基础。
如果分压电路中的一个内部电阻被替换为感测器,则感测数将转换为换相数,以便于检测。 常用的传感器有热敏内阻和光敏内阻。 在热内阻中,内阻随温度变化。 例如,假设室温为10℃时,热内阻为25KΩ0C。 同样的热内阻在100℃的水温下可具有100Ω0C的内阻。 因此,热内阻的电位降会因体温的变化而变化。 这些电阻变化可以根据空气温度进行校正,从而从热敏电阻内部电阻的电位降中找到空气温度值。
另一种使用串联内部电阻的传感是光敏内部电阻或光敏内部电阻。 在光相关内部电阻器中,内部电阻根据入射到其上的光的硬度而变化。 在没有光照的情况下,典型的光相关内阻的内阻高达 1 MΩ。 在有光的情况下,与光相关的内阻的内阻增加到一个很小的值,一般在几欧姆的数量级,这些内阻和光硬度的协调变化会引起不同的压降。 可以校正电压降以寻找特定波长的光的存在。