第一幅圖中兩點組并列連接在電路中稱為并聯(lián)電阻,另外由單純的并聯(lián)電阻或用電器(用電器:如,電視機,空調(diào),電腦等)構成的電路稱為并聯(lián)電路。對比于第二個電路,電阻(用電器),依次連接起來的為串聯(lián)電路。
并聯(lián)電阻性質
串聯(lián)電路的特點
歐姆定律:I=U/R
變形求電壓:U=IR
變形求電阻:R=U/I
電壓的關系:U=U1+U2
電流的關系:I=I1=I2
電阻的關系:R=R1+R2
并聯(lián)電路的特點
電壓的關系:U=U1=U2
電流的關系:I=I1+I2
電阻的關系:1/R=1/R1+1/R2
電功的計算:W=UIt
電功率的定義式:P=W/t
常用公式:P=UI
焦耳定律:Q放=I2Rt
對于純電阻電路而言:Q放=I2Rt =U2t/R=UIt=Pt=UQ=W
照明電路的總功率的計算:P=P1+P1+……
并聯(lián)電路:并聯(lián)的各支路電壓相等,干路電流等于各個支路和
表達式:電阻R1R2R3……Rn并聯(lián),電壓U1=U2=……=Un干路電流:In=I1+I2+……+In由于P=UI,I=U/R,代入,并聯(lián)電阻的功率比P1:P2:P3……:Pn=U1^2/R1:U2^2/R2……Un^2/Rn=1/R1:R2……1/Rn由于是純電阻,發(fā)熱比Q1:Q2……:Qn=Pn比=1/R1:R2……1/Rn
并聯(lián)電阻應用
并聯(lián)電阻的計算公式
1.電流計算
I總=I1+L2+......+In
即總電流等于通過各個電阻的電流之和
2.電壓計算
U總=U1=U2=……=Un
并聯(lián)電路各支路兩端的電壓相等,且等于總電壓
3.電阻值計算
1/R總=1/R1+1/R2+……+1/Rn
即總電阻的倒數(shù)等于各分電阻的倒數(shù)之和
特別的,兩電阻并聯(lián)總值為:
。
對于n個相等的電阻并聯(lián),公式就簡化為R并=R/n
4.并聯(lián)電阻值的估算
(1)若并聯(lián)的兩電阻值之間超過四倍,則總電阻小于任一并聯(lián)電阻之值。
(2)若并聯(lián)的兩電阻值之間小于四倍,則總電阻小于
。鑒于根號不便于口算,還可證明當兩電阻值之間小于三倍,則總電阻小于
。注:結論(1)(2)無論有沒有四倍之間的關系結論總是成立的,只是并聯(lián)電阻關系不同,估算的值精度不同。結論(2)可以利用基本不等式證明。舉例:兩電阻2和4,用(1)估算小于2,用(2)估算小于
,或1.5。
用圖解法求并聯(lián)電
1.方法一
若要求R1與R2的并聯(lián)電阻值,可先作直角坐標系xOy,并作Y=X的直線l,在OX軸上取A點,使OA長度等于R1的阻值,在OY軸上取B點,使OB長度等于R2的阻值,連結AB與直線l相交于M點,則M點的坐標(X或Y)值即為R1與R2的并聯(lián)阻值。
證明: 作MD⊥OX
∵ △AOB∽△ADM
∴ AO/BO=AD/DM
因OD=DM,并設其長度為R的數(shù)值
R1/R2=(R1-R)/R
解得: R=R1R2/(R1+R2)
此即R1、R2的并聯(lián)電阻的阻值。
應用若需求三個電阻的并聯(lián)電阻值,可先求R1、R2的并聯(lián)電阻,得到D點,再在OY軸上取C點,使OC長度等于R3的值,連CD與l直線交于N點,則N點的坐標值為R1、R2、R3的并聯(lián)總阻的阻值。例如,令R1=4Ω,R2=12Ω,R3=6Ω,求解結果為圖2所示,R1、R2的并聯(lián)總阻為3Ω,R1、R2、R3的并聯(lián)總阻為2Ω。
2.方法二
在平面上任取一點O,用相互交角為120°的三矢量作為坐標軸OX、OY、OZ(每軸均可向負向延伸),若要求R1、R2的并聯(lián)電阻,只要在OX軸上取OA長等于R1的值,在OY軸上取OB長等于R2值,連結AB,交OZ軸(負向)于C點,則OC長度(絕對值)即為所求并聯(lián)電阻阻值.
證明 面積S△AOB=S△AOC+S△BOC
即 (1/2)AO×BO×Sin120°
=(1/2)AO×OC×Sin60°+(1/2)BO×OC×Sin60°AO×BO =AO×OC+BO×OCR1R2=R1R+R2R
∴ R=R1R2/(R1+R2)
應用 可方便地連續(xù)求解多個電阻的并聯(lián)值。例如,若要求R1、R2、R3的并聯(lián)總阻的阻值,只需先求出R1、R2并聯(lián)后的阻值R12(即得到C點),再在OA的負向取一點D,快OD長等于R3的值,連結CD交OY軸于E點,則OE長即為R1、R2、R3的并聯(lián)總阻的阻值,如圖3。如R1=4Ω,R2=12Ω,R3=6Ω,按此法可求出R12=3Ω;R1、R2、R3三電阻并聯(lián)電阻值為2Ω,如圖4。
以上求解方法對于求電容器串聯(lián)、彈簧串聯(lián),凸透鏡成象等與電阻并聯(lián)有相似計算公式的問題,同樣適用
用數(shù)學方法算阻值
因為在并聯(lián)電路中干路電流等于各個支路電流之和I總=I1+I2+I3+I4+.........+In,干路電壓等于各用電器電壓U總=U1=U2=……=Un
I總=U/R 1/R=I總/U
I1=U/R1 1/R1=I1/U
In=U/Rn 1/Rn=In/U
所以1/R1+1/R2+1/R3+........1/Rn=I1+I2I3+I4+.........+In/U=I總/U
所以1/R總=1/R1+1/R2+1/R3+......+1/Rn[1]