等效電阻的求法有哪些?
等效電阻是指幾個連接起來的電阻所起的作用,可以用一個電阻來代替,這個電阻就是那些電阻的等效電阻。也就是說任何電回路中的電阻,不論有多少只,都可等效為一個電阻來代替,而不影響原回路兩端的電壓和回路中電流強度的變化。
等效電阻的求法原理:首先把這兩個電阻串聯起來,然后移動滑動變阻器,移動到適當的地方就可以,然后記錄下這時的電壓與電流,分別假設為U和I。然后就另外把電阻箱接入電路中,滑動變阻器不要移動,保持原樣,調整變阻器的阻值,使得電壓和電流為I和U。
在電路分析中,最基本的電路就是電阻電路。而分析電阻電路常常要將電路化簡,求其等效電阻。由于實際電路形式多種多樣,電阻之間聯接方式也不盡相同,因此等效電阻計算方法也有所不同。幾種常見的電阻聯接方式來談談等效電阻的計算方法和技巧。
一、電阻的串聯
以3個電阻聯接為例,根據電阻串聯特點可推得,等效電阻等于各串聯電阻之和,即
由此可見:
(1)串聯電阻越多,等效電阻也越大;
(2)如果各電阻阻值相同,則等效電阻為R=nR1
二、電阻的并聯
根據電阻并聯特點可推得,等效電阻的倒數等于各并聯電阻倒數之和,即如果一個電阻是另一個電阻的3倍、4倍,n倍。
例如,電壓為U,R電阻分別與R1、R2電阻并聯,等效電阻R0如何計算?
等效電阻的計算通式為:R0=U/(U/(U/R+U/R1+U/R2))
三、兩端拉伸法求等效電阻
電路圖的設計有時因為美觀的需要,通常以直線,直角,矩形等一些形式出現,甚而有時故意增添部分細枝末節,用來干擾學生思維,但只要我們明白導線的作用,它是用來連接電路元件的,因此我們在分析此類電路時,有時將導線看成橡皮筋,可任意伸長、縮短、拐彎,然后再抓住電路兩端一拉,將電路中的電阻元件盡可能置于同一方向上,就較容易看出電路中各電阻的連接關系。
例:外圍導線MKN的作用僅僅是將MN兩點連接在一起,故可用一直線直接從內部將MN兩點相連,然后將其縮成一點,再抓住A、B兩端一拉,即可得到等效電路如右圖所示,可求出其等效電阻。
四、電流流向過程中的分合法求等效電阻
正如水從高山源頭發出,先要形成許多小溪、瀑布,這些小溪、瀑布在流動過程中要依據由高處向低處的自然規律,再形成江、河、湖、泊,最后流向大海一樣,電流流向過程中的分合法同樣也假設有一電流從始點(高電位端)流出,這一電流在向前流動時先要分成一些支流,這些支路中的電流依據由高電位端流向低電位端的規律,在流動過程中再進行合并,最后到達低電位端,依據這一規律,畫出等效電路,可輕松理順各電阻的連接關系。例:令總電流由高電位A點發出,先通過電阻R1后在C點分成兩路,一支路經R7到D點,另一路經R3到E點后又分成兩路,其一路經R8到F點,另一路經R5、R9、R6也到F點,電流匯合后經R4到D點,與經R7到D點的電流匯合成總電流通過R2回到B點,其等效電路如圖所示,從而可求出等效電阻。
五、星形與三角形的等效變換法求等效電阻
有一類電路,既非串聯,又非并聯,根本不能用電阻的串、并聯來化簡,這種情況下就只能用星形與三角形的等效變換法來化簡電路。如下圖所示,將星形聯接變換為三角形聯接時,三角形對應的各邊電阻為一分數表達式,分子皆為星形聯接的兩兩電阻乘積之和,分母為與三角形電阻邊相對的星形電阻,公式為:
Rab=(RaRb+RbRc+RcRa)/Rc
Rbc=(RaRb+RbRc+RcRa)/Ra
Rca=(RaRb+RbRc+RcRa)/Rb
將三角形聯接變換為星形聯接時,星形聯接的各邊對應電阻也為一分數表達式,分子為與星形電阻對應的三角形相鄰兩邊電阻乘積,分母均為三角形三邊電阻之和,公式為:
Ra=RabRca/(Rab+Rbc+Rca)
Rb=RbcRab/(Rab+Rbc+Rca)
Rc=RcaRbc/(Rab+Rbc+Rca)。