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1.2.1 直流电路的结构特点

直流电路是指电流流向单一的电路,普遍的低电压电器都是利用直流电的,特别是电池供电的电器。很多电子信息产品中的电路都要求直流电源。

在直流电路中电源及负载的连接方式有多种多样,按其连接的方式的不同,通过负载的电压和电流的大小也不相同。

1. 电池的串、并联

如图1-14(a)所示串联电池组,每个电池的电动势均为 E 、内阻均为 r 。如果有 n 个相同的电池相串联,那么整个串联电池组的电动势与等效内阻分别为:

E = nE r = nr

串联电池组的电动势是单个电池电动势的 n 倍,额定电流相同。

如图1-14(b)所示并联电池组,每个电池的电动势均为 E 、内阻均为 r 。如果有 n 个相同的电池相并联,那么整个并联电池组的电动势与等效内阻分别为:

E = E r = r / n

图1-14 电池的串、并联

并联电池组的额定电流是单个电池额定电流的 n 倍,电动势相同。

2. 电路中电阻器串联和并联的结构特点

如图1-15所示为电阻器串联和并联的简单电路。设总电压为 U 、电流为 I 、总功率为 P

图1-15 电阻器的串并联

(1) 在串联电路中有:

等效电阻: R = R 1 + R 2 + … + R n

分压关系:

功率分配:

特例:两只电阻器 R 1 R 2 串联时,如图1-16所示,等效电阻值 R = R 1 + R 2 ,则有分压公式

图1-16 两电阻器串联电路

(2) 在并联电路中(电阻器 R 1 R 2 并联可以表示为 R 1 // R 2 )有:

等效电导:

分流关系: R 1 I 1 = R 2 I 2 = … = R n I n = RI = U

功率分配: R 1 P 1 = R 2 P 2 = … = R n P n = RP = U 2

特例:两只电阻器 R 1 R 2 并联时,如图1-17所示,等效电阻值 ,则有分流公式

图1-17 两电阻器的并联电路

3. 电路中电阻器混联的结构特点

在电阻电路中,既有电阻的串联关系又有电阻的并联关系,称为电阻器混联。对混联电路的分析和计算大体上可分为以下几个步骤。

(1) 首先整理清楚电路中电阻串、并联关系,必要时重新画出串、并联关系明确的电路图。

(2) 利用串、并联等效电阻公式计算出电路中总的等效电阻值。

(3) 利用已知条件进行计算,确定电路的总电压与总电流。

(4) 根据电阻器分压关系和分流关系,逐步推算出各支路的电流或电压。

图1-18所示电路为一简单的电阻器混联电路。

图1-18 电阻器的混联电路

这个电路中各电阻器的关系为: R 2 R 3 并联后再与 R 1 串联,则可知 R 2 R 3 两端的电压相等,可以将 R 2 R 3 等效为电阻 R 0 ,且有:

则这个电路可以等效为电阻器 R 1 与电阻器 R 0 的串联电路,则 R = R 1 + R 0 。则电流满足的关系为:

I 0 = I 2 + I 3 I = I 1 = I 0

即有:

知道 I 的大小就可以求得电阻器 R 1 两端电压的大小U 1 ,进而等效电阻器 R 0 的电压为:

U 0 = U U 1 =4.8V

那么则有: rWJ3hHhZ6KTIOGfaYaMxHH5arJj7a4at7rKez6v2paMRpAyH9UEXs0G+dQ/gSdGJ

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