1.3.4 電阻的連接與應用
在電路中,用一個電阻往往不能滿足電路要求,需要幾個電阻連接起來共同完成工作任務。即通過電阻的并聯和串聯來調整控制電路中電流的走向、大??;實現電路的降壓、限流、分壓與分流。電阻的連接形式是多種多樣的,最基本的方式是串聯和并聯。
(1)電阻串聯電路

1.8 電阻的串聯
在電路中,把兩個或兩個以上的電阻依次連成一串,為電流提供唯一的一條路徑,沒有其他分支的電路連接方式,叫做電阻串聯電路。如圖1-36所示,電阻R1和R2串聯。

圖1-36 電阻串聯
在實際工作中,電阻串聯有以下應用:
① 用幾個電阻串聯可以獲得較大的電阻。
② 利用幾個電阻串聯構成分壓器,使同一電源能提供幾種不同數值的電壓。
在電阻串聯電路中,各電阻兩端的電壓與各電阻大小成正比,在大電阻值的兩端,可以得到高的電壓,反之則得到的電壓就小。即
電阻串聯的實例很多。如掛在圣誕樹上的燈泡,就是把燈泡一個接一個地串聯連接起來的,如圖1-37所示。

圖1-37 圣誕節電燈泡串聯電路
如圖1-38所示,若已知兩個串聯電阻的總電壓U及電阻R1、R2,則可寫出下式:

圖1-38 兩個電阻串聯電路
U1=U,U2=
U
上式稱為串聯電阻的分壓公式,掌握這一公式,會非常方便地計算串聯電路中各電阻的電壓。
利用電阻串聯電路來進行分壓以改變輸出電壓,如收音機和擴音機的音量調節電路、半導體管工作點的偏置電路及降壓電路等。
③ 當負載的額定電壓低于電源電壓時,可用串聯電阻的方法滿足負載接入電源。如圖1-39所示,在電源與電路的A之間接入電阻時,A點的電壓就比電源電壓低,可以為發光二極管提供合適的電壓。電阻R1同時限制該條支路的電流,保護發光二極管不會因為電流太大而燒壞,這種電阻在電路中一般稱為降壓電阻或者限流電阻。

圖1-39 限流電阻應用舉例
④ 在電壓表表頭串聯較大的電阻,用來擴大電壓表的量程,如圖1-40所示。

圖1-40 串聯電阻擴大電壓表的量程
(2)電阻并聯電路

1.9 電阻的并聯
在電路中,把兩個或兩個以上的電阻并排連接在電路中的兩個節點之間,為電流提供多條路徑的電路連接方式,叫做電阻并聯電路。如圖1-41所示,電阻R1和R2并聯。

圖1-41 電阻并聯
根據并聯電路電壓相等的性質,在并聯電路中電流的分配與電阻成反比,即阻值越大的電阻所分配到的電流越??;反之所分配電流越大。即
電阻并聯的重要作用是分流。當電路中的電流超過某個元件所允許的電流時,可給它并聯一個適當的電阻使其分去一部分電流,使通過的電流減小到元件所允許的數值。
如果兩個電阻R1、R2并聯,并聯電路的總電流為I,則兩個電阻中的電流I1、I2分別為
I1=I I2=
I
上式通常被稱為并聯電路的分流公式。掌握這一公式,會非常方便地計算并聯電路中各電阻的電流。
在實際工作中,電阻并聯有以下應用:
① 凡是額定電壓相同的負載均可采用并聯的工作方式,這樣各個負載都是一個獨立控制的回路,任何一個負載的正常啟動或關斷都不影響其他負載。如圖1-42所示,如家庭照明電路中的負載就是并聯,即使關閉或者取下一個燈泡,其他燈泡仍然能夠正常使用。

圖1-42 并聯在家庭照明電路中的應用
② 利用幾個電阻并聯,可獲得較小的電阻。
③ 用并聯電阻的方法來擴大電流表的量程。如圖1-43所示,在50μA表頭上并聯一個200Ω的電阻,即可使表頭的量程由50μA擴大到500μA。

圖1-43 并聯電阻擴大電流表的量程
綜上所述,電阻串聯、并聯電路的特性比較見表1-5。
表1-5 電阻串聯、并聯電路特性比較


大家必須理解電阻串、并聯電路的特性,否則,在實際維修時就會出現如圖1-44所示不知所措的現象。

圖1-44 某電工的煩心事
串聯電阻記憶口訣
電路無處沒電阻,各種接法阻不同,
串聯電路一條線,不分岔來不分電。
串阻加阻總阻增,電壓與阻比成正,
串聯電阻分功率,阻與功率比成正。
電阻串聯應用廣,分壓限流最常用。
并聯電阻記憶口
并聯電阻有特性,并聯阻小把路添,
電壓相等電流分,總流等于支流和。
阻小流大成反比,功率與阻成反比。
兩阻并聯積比和,相同電阻作等分。
電阻并聯可分流,照明電路最常用。
(3)電阻混聯電路

1.10 電阻混聯電路
在實際電路中,電路里包含的電阻既有電阻串聯、又有電阻并聯,電阻的這種連接方式叫電阻混聯,如圖 1-45(a)所示,圖 1-45(b)為該電路化簡后的等效電路。

圖1-45 電阻混聯電路
分析電阻混聯電路的關鍵是把比較復雜的電路化簡為最簡單的等效電路。下面通過如圖1-46所示的例子,介紹用“橡皮筋”法畫等效電路圖。

圖1-46 用“橡皮筋”法畫等效電路圖
① 畫草圖 如圖1-46(a)所示,設電路兩端點為A、B,將連接導線想象為導電的“橡皮筋”,可自由拉伸,繪出草圖,如圖1-46(b)所示。
② 畫等效圖 整理草圖,畫出等效電路圖,如圖1-46(c)所示。
畫電路等效圖的方法可用下面的歌訣來記憶。
畫電路等效圖記憶口訣
無阻導線縮一點,等勢點間連成線;
斷路無用線撤去,節點之間依次連;
整理圖形標準化,最后還要看一遍。
想一想
1.為維護消費者權益,某技術監督部門對市場上的電線產品進行抽查,發現有一個品牌的銅芯電線不符合規格:電線直徑明顯比說明書上標有的直徑要小,引起這種電線不符合規格的主要原因是( )。
A.電線的長度引起電阻偏大 B.電線的橫截面積引起電阻偏大
C.電線的材料引起電阻偏大 D.電線的溫度引起電阻偏大
2.橫截面積相同的甲、乙兩導體,甲的長度為1m,乙的長度為0.5m,將它們串聯在電路中,則下列說法正確的是( )。
A.甲的電阻一定大于乙的電阻
B.甲兩端的電壓一定等于乙兩端的電壓
C.通過甲的電流一定等于通過乙的電流
D.通過甲的電流一定大于通過乙的電流
3.有三個小燈泡,三個開關,一個電池組,若干根導線。現要三個燈連接起來,開關每盞燈時不影響別的燈,下列連接方法符合要求的是( ?。?/p>
A.三燈分別和三個開關串聯后,再把它們并聯
B.三燈分別和三個開關串聯后,再把它們串聯
C.三燈分別和三個開關串聯后,再把兩組并聯,最后跟第三組串聯
D.三燈分別和三個開關串聯后,再把兩組串聯,最后和第三組并聯
6.判斷正誤:電阻值大的導體,電阻率一定較小。( ?。?/p>
7. 判斷正誤:串聯電阻的分壓作用及并聯電阻的分流作用是指針萬用表內部電路的主要原理。( )
8. 判斷正誤:并聯電路中各支路的功率之比等于各支路電阻的反比。( ?。?/p>
9. 判斷正誤:串聯電路中,各電阻分配的電壓與電阻值成反比。( ?。?/p>
10. 判斷正誤:若干電阻串聯時,其中阻值越小的電阻,通過的電流也越小。( ?。?/p>