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等效電阻

鎖定
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。也就是説任何電迴路中的電阻,不論有多少隻,都可等效為一個電阻來代替。而不影響原迴路兩端的電壓和迴路中電流強度的變化。這個等效電阻,是由多個電阻經過等效串並聯公式,計算出等效電阻的大小值。也可以説,將這一等效電阻代替原有的幾個電阻後,對於整個電路的電壓和電流量不會產生任何的影響,所以這個電阻就叫做迴路中的等效電阻。
中文名
等效電阻
外文名
equivalent resistance
領    域
電工
性    質
電阻
別    名
總電阻
相關詞
等效電路

等效電阻概念

就是用一個電阻代替串聯電路中幾個電阻,比如一個串聯電路中有2個電阻,可以用另一個電阻來代替它們。首先把這兩個電阻串聯起來,然後移動滑動變阻器,移動到適當的地方就可以,然後記錄下這時的電壓與電流,分別假設為U和I。然後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。
為何當電阻器以並聯方式連在一起反而令總電阻減少?
物質對電荷流得的阻礙作用的多少,便是電阻。
所以在一個固定的電壓上,電路的電流愈強,它的電阻便愈少。所謂並聯,即有分支的電路,當電荷流動時多了一條分支(分路),電荷便更易流動,電流愈大,所以電阻便較小。
用一個比喻。一個運動場擠滿了人,若只開一個小門,人的疏散便慢了,這樣可看成小門對人的疏散(流動)產生阻礙作用。但若開多一道門,人的疏散便快了。所以多一道門,疏散時阻礙作用減少,這便等於並聯電路,多一個分支,電阻便減少的性質相似。
若用電阻率公式計算考慮:
R = ρ(L/S)
式中 R 是電阻,ρ 是電阻率,S 是截面積,L 是導線的長度。
還有另一種公式的計算:
串聯時:R=R1+R2+......+Rn
並聯時:1/R=1/R1+1/R2+......1/Rn
R表示總電阻,R1表示第一個電阻,Rn表示第n個電阻。
若有N個相同電阻r並聯,則1/R=N/r。
並聯電阻,相當於通電時的截面積增加,S大了電阻便減少。
串聯電路中的等效電阻比任何一個串聯電阻都大,並聯電路中的等效電阻比任何一個並聯電阻都小。 [1] 

等效電阻定理

1.串聯電路的等效電阻等於各串聯電阻之和。如兩個電阻串聯,有R=R1+R2
理解:把n段導體串聯起來,總電阻比任何一段導體的電阻都大,這相當於增加了導體的長度。
點撥:串聯電路在電阻值為所串聯電阻的阻值之和,常用串聯電電阻的方法分擔電路中多餘的電壓。
2.並聯電路的等效電阻的倒數等於各支路電阻的倒數之和。如兩個電阻並聯,有1/R=1/R1+1/R2
理解:把n段導體並聯起來,總電阻比任何一段導體的電阻都小,這相當於增加了導體的橫截面積。
點撥:電阻並聯越多,等效電阻越小,即電阻越並越小;並聯電路中,電流的分配與電阻成反比

等效電阻分流和分壓定理

1.分流定理
並聯電路中,通過電阻的電流與電阻成反比。I1/I2=R2/R1
2.分壓定理
串聯電路中,電阻兩端的電壓與電阻成正比。U1/U2=R1/R2

等效電阻性質

電路中能替代幾個電阻使其他部分無任何改變的一個電阻。又稱總電阻。
在串聯電路中,把歐姆定律分別用於每個電阻可得U1=IR1,U2=IR2,…,Un=IRn,根據電壓定義,U=U1+U2+…+Un,於是U=I(R1+R2+…+Rn)。若用一個阻值為R的電阻元件代替原來n個串聯電阻,此R滿足R=R1+R2+…+Rn,則此電阻元件的電流將與原串聯電路的電流相同。R稱為串聯電路的等效電阻。串聯電路的等效電阻等於各分電阻之和。在並聯電路中,I=I1+I2+…+In,因為I1=U/R1,I2=U/R2,…In=U/Rn,所以I=U(1/R1+1/R2+…+1/Rn)。若用一個阻值為R的電阻元件代替原來n個並聯電阻,此R滿足1/R=1/R1+1/R2+…+1/Rn,則此電阻元件上的電流將與原並聯電路的總電流I相同。R稱為並聯電路的等效電阻。並聯電路的等效電阻的倒數等於各分電阻的倒數和。關於等效電阻(總電阻)有以下幾個結論:①並聯電路的等效電阻必小於每個參與並聯的電阻的阻值;②當兩個電阻的阻值R1和R2相差懸殊時,串聯等效電阻R近似等於其中較大電阻的阻值;並聯等效電阻R近似等於其中小電阻的阻值;③當兩個電阻值相等時,並聯等效電阻等於每個電阻阻值之半。 [2] 

等效電阻等效電路

等效電路又稱“等值電路”。在同樣給定條件下,可代替另一電路且對外性能不變的電路。電機、變壓器等電氣設備的電磁過程可用其相應的等效電路來分析研究。
等效電路是將一個複雜的電路,通過電阻等效、電容等效,電源等效等方法,化簡成具有與原電路功能相同的簡單電路。這個簡單的電路,稱作原複雜電路的等效電路 。
所謂“等效”,是指在保持電路的效果不變的情況下,為簡化電路分析,將複雜的電路或概念用簡單電路或已知概念來代替或轉化,這種物理思想或分析方法稱為“等效”變換。需要注意的是,“等效”概念只是應用於電路的理論分析中,是電工教學中的一個概念,與真實電路中的“替換”概念不同,即“等效”僅是應用於理論假設中,不是真實電路中的“替換”。“等效”的目的是為了在電路分析時,簡化分析過程,易於理解的一種電路分析手段。
電路理論中涉及到“等效”概念的知識點包括:電阻串並聯等效變換、電阻星形聯結和三角形聯結等效變換,兩種電源模型的等效變換,非正弦週期量(電流和電壓)與正弦量的等效等等。 [3] 
參考資料
  • 1.    胡少迪,許力.基於等效電阻分析的載流故障早期預警[J].儀器儀表學報,2016,37(01):215-220.
  • 2.    譚志中,羅禮進.2×n階電阻網絡等效電阻的再研究[J].南通大學學報(自然科學版),2010,9(01):86-89.
  • 3.    譚志中,方靖淮.3×n階電阻網絡等效電阻的研究[J].大學物理,2008(09):7-10.