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电路的串联和并联是最基本的电路联接形式画串联和并联电路图,无论是修理钳工的执业证考点中还是在马达工程学中,并联电路和串联电路都是重要的考点,须要认真学习。
哪些是串联电路
串联顾名思义就是一串串的链接在一起;我们看上图中有两个以上的阻值,就是一个接着一个成串的链接在一起,组成一个没有分支的电路,这些链接形式的电路就是串联电路;当串联的是阻值时,就是串联阻值。这个阻值可以是纯粹的阻值,也可以是任何有电阻的元元件(如负载甚至导线本身)。
串联阻值及电压和电流的大小
串联电路电压:因为串联电路没有分支,所以电路中电流是相同的(就好比水流一样,水量都从一个线路流出时流量都是相同的,但有时侯水可以堆积,并且电荷在电路中不能堆积,也不能在流动中自行消失。)。即,不论是阻值大的地方,还是内阻小的地方画串联和并联电路图,电压大小是相等的。
串联电路电流:由于串联电路各段电压是相同的,这样,依照欧姆定理便可获知:在阻值大的那段电路上承受的电流变大,内阻小的那段电路上承受的电流变小。也就是说,各段电路的电流对应的阻值成正比列分配;我们借助欧姆定理剖析后面的串联电路图便可获知:
由于:U1=IR1;U2=IR2;U3=IR3
所以:U1:U2:U3=R1:R2:R3
串联电路电功率:由于串联电路各段电压相同,因而,各段功率也与对应的内阻成反比分配,这一点我们可以通过变换的验证:
由于:P1=I2R1;P2=I2R2;P3=I2R3
所以:P1:P2:P3=R1:R2:R3
串联电路的总电流等于各段电流之和:若总电流是已知数,则分电流由下式可得:
U1=R1÷(R1+R2+R3)×U
U2=R2÷(R1+R2+R3)×U
U3=R3÷(R1+R2+R3)×U
前面的公式称为分压公式。当然也就是算出阻值的比列之后乘总电流就得出分电流了。
串联电路的总内阻等于各段内阻之和:由于,串联内阻越多,电流通过时遇见的阻力也就越大。似乎降低了厚度似的。下边我们仍然使用变换的欧姆定理来验证:
由于:U=U1+U2+U3
所以:IR=IR1+IR2+IR3
同时相加的I可以消除,则得:R=R1+R2+R3
当R1=R2=R3=Ro时,R=3Ro,这么类推:n个相同电阻的阻值串联,其总内阻等于n倍的分内阻,各内阻上的电流为1/n倍总电流。借助内阻串联可以起到限流、分压作用。
串联电路估算题
直流马达的串联内阻电路估算题
如下图所示的一台直流电动机串联电路图,定子的内阻Ro很小,启动时电压非常大,会毁坏马达,为了限制这个启动电压,启动时在转子上先串联上一个限流内阻。假如电源电流U=220V,马达的电阻Ro=1Ω,额定电压为10A;
试估算不加启动内阻(串联内阻R)时的启动电压;为了使启动电压不超过额定电压的2倍,应加多大的串联限流内阻?
解:不串联启动内阻时启动电压直接用电流乘以定子内阻即可;
欧姆定理:I=U/R;代入本题中:I=U/r0=22/1=220A
使启动电压限制在额定电压的两倍,即20A的范围内,应当加多大的启动内阻R(串联限流内阻),此时我们按照“串联电路的总内阻等于各段内阻之和”来估算:
欧姆定理:I=U/R;代入本题中:I=U÷(R+ro)
估算内阻:R=(U-Iro)÷I=(220-20×1)÷20=10Ω
也可以先算出20A时所须要的内阻220÷20=11Ω,再除以现有的阻值Ro=1Ω的电阻即可。