在直导线中,电流是恒定的,但电压会被分割。
在稳态串联电路中,每个电阻上的电流相同。由于 Vᵢ = IRᵢ,电阻越大,电压降也越大。电阻上的电压降之和等于源电压。
如果源电压为 V,则 V = I(R₁ + R₂),总电阻为 R₁ + R₂。添加一个串联电阻会降低从相同电压源的整体电流。电流并非降低,而是被前端的电阻消耗,并且随着电流向后移动而减少。
在并联电路中,电压相等,电流分流。
与同一两点相连的电阻,会获得相同的电压。每个分支的电流为 Iᵢ = V/Rᵢ,而汇流点进入的总电流,等于各个分支电流的总和。 较小的电阻,会经历更大的电流流动。
因此,总电阻 1/R = 1/R₁ + 1/R₂。 两个电阻的总电阻也可以通过 R₁R₂/(R₁ + R₂) 计算,并且总电阻小于任何一个分支的电阻。 当相同的直流电压源被添加到该分支时,总电流增加,但现有分支的电压保持不变。
仅比较连接的排列
我们正在比较串联和并联电路,使用两个相同的电阻和一个恒定电源电压。为了正确解释测量值,我们需要确定电表的测量值是测量整个路径,还是特定分支。 即使使用相同的符号“I”,其含义也可能因电表的安装位置而异。
实际电路在整体电流增加时,由于内部电阻,可能会表现出终端电压的降低。这正是为什么,使用理想电压源对并联电路,以及实际灯泡电路进行建模,它们可能会呈现不同的原因。这里使用的基本公式,忽略了连接电线和仪器的影响。
关键关系与符号
R_series = R₁ + R₂ · 1/R_parallel = 1/R₁ + 1/R₂ · I_total = ΣI_branch
| 符号 | 含义 | 单位 |
|---|---|---|
| R_eq | 源端看到的总电阻 | Ω |
| I_total | 当前提供的电力 | A |
| I_branch | 每个并联分支中的电流 | A |
| V | 两个节点之间的电压 | V |
工作实例
如果将 10 Ω 和 20 Ω 用 6 V 连接,会发生什么?
在串联电路中,总电阻为 30 Ω,电流为 0.2 A,电压被分为 2 V 和 4 V。 在并联电路中,每个分支的电流分别为 0.6 A 和 0.3 A,总电流为 0.9 A;总电阻约为 6.67 Ω。
常见误解
- 在串联电路中,电流对于每个电阻是恒定的,但电压不一定相同。
- 当电阻以并联方式连接时,等效电阻并非仅仅是各个电阻值的总和。
