并联电阻

更新时间:2024-06-23 01:11

概述图所示两电阻并列连接在电路中称为并联电阻,另外由单纯的并联电阻或用电器(用电器:如,电视机,空调,电脑等)构成的电路称为并联电路。对比于第二个电路,电阻(用电器),依次连接起来的为串联电路

定义

并联电路:并联的各支路电压相等,干路电流等于各个支路和。

表达式:电阻R1R2R3……Rn并联,电压U1=U2=……=Un干路电流:In=I1+I2+……+In由于P=UI,I=U/R,代入,并联电阻的功率比P1:P2:P3……:Pn=U1^2/R1:U2^2/R2……Un^2/Rn=1/R1:R2……1/Rn由于是纯电阻,发热比Q1:Q2……:Qn=Pn比=1/R1:R2……1/Rn。

计算方法

计算公式

1.总电流的计算

I总=I1+I2+......+In

即总电流等于通过各个电阻的电流之和

2.总电压的计算

U总=U1=U2=……=Un

并联电路各支路两端的电压相等,且等于总电压

3.总电阻值的计算

1/R总=1/R1+1/R2+……+1/Rn

即总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和

特别的,两电阻并联总值为: 。

对于n个相等的电阻并联,公式就简化为R并=R/n

4.并联电阻值的估算(并联阻值比任何一个电阻的值都小)

(1)若并联的两电阻值之间超过四倍,则总电阻小于任一并联电阻之值。

(2)若并联的两电阻值之间小于四倍,则总电阻小于 。鉴于根号不便于口算,还可证明当两电阻值之间小于三倍,则总电阻小于 。

注:结论(1)(2)无论有没有四倍之间的关系结论总是成立的,只是并联电阻关系不同,估算的值精度不同。结论(2)可以利用基本不等式证明。举例:两电阻2和4,用(1)估算小于2,用(2)估算小于 ,或1.5。

图解法

1.方法一

若要求R1与R2的并联电阻值,可先作直角坐标系xOy,并作Y=X的直线l,在OX轴上取A点,使OA长度等于R1的阻值,在OY轴上取B点,使OB长度等于R2的阻值,连结AB与直线l相交于M点,则M点的坐标(X或Y)值即为R1与R2的并联阻值。

证明: 作MD⊥OX

∵ △AOB∽△ADM

∴ AO/BO=AD/DM

因OD=DM,并设其长度为R的数值

R1/R2=(R1-R)/R

解得: R=(R1·R2)/(R1+R2)

此即R1、R2的并联电阻的阻值。

应用若需求三个电阻的并联电阻值,可先求R1、R2的并联电阻,得到D点,再在OY轴上取C点,使OC长度等于R3的值,连CD与l直线交于N点,则N点的坐标值为R1、R2、R3的并联总阻的阻值。例如,令R1=4Ω,R2=12Ω,R3=6Ω,R1、R2的并联总阻为3Ω,R1、R2、R3的并联总阻为2Ω。

2.方法二

在平面上任取一点O,用相互交角为120°的三矢量作为坐标轴OX、OY、OZ(每轴均可向负向延伸),若要求R1、R2的并联电阻,只要在OX轴上取OA长等于R1的值,在OY轴上取OB长等于R2值,连结AB,交OZ轴(负向)于C点,则OC长度(绝对值)即为所求并联电阻阻值。

证明

面积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)

应用可方便地连续求解多个电阻的并联值。例如,若要求R1、R2、R3的并联总阻的阻值,只需先求出R1、R2并联后的阻值R12(即得到C点),再在OA的负向取一点D,快OD长等于R3的值,连结CD交OY轴于E点,则OE长即为R1、R2、R3的并联总阻的阻值。如R1=4Ω,R2=12Ω,R3=6Ω,按此法可求出R12=3Ω;R1、R2、R3三电阻并联电阻值为2Ω。

以上求解方法对于求电容器串联、弹簧串联,凸透镜成象等与电阻并联有相似计算公式的问题,同样适用。

数学方法

因为在并联电路中干路电流等于各个支路电流之和I总=I1+I2+I3+I4+.........+In,干路电压等于各用电器电压

U总=U1=U2=……=Un

I总=U/R

1/R=I总/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总/U

所以1/R总=1/R1+1/R2+1/R3+......+1/Rn

性质特点

串联电路

欧姆定律:I=U/R

变形求电压:U=IR

变形求电阻:R=U/I

电压的关系:U=U1+U2

电流的关系:I=I1=I2

电阻的关系:R=R1+R2

并联电路

电压的关系:U=U1=U2

电流的关系:I=I1+I2

电阻的关系:1/R=1/R1+1/R2

电功的计算:W=UIt

电功率的定义式:P=W/t

常用公式:P=UI

焦耳定律:Q放=I2Rt

对于纯电阻电路而言:Q放=I2Rt =U2t/R=UIt=Pt=UQ=W

照明电路的总功率的计算:P=P1+P1+……

故障处理

1、原因

高压断路器加装并联电阻的目的是限制操作过电压。并联电阻一般有金属丝电阻和线性陶瓷电阻。我国500kV的SF6断路器一般都装有合闸电阻,阻值为400Ω的是线性瓷电阻,由于容量有限,所以容易被烧坏。当实测并阻电阻与出厂或交接试验测量值不符时,对陶瓷电阻而言,可能存在的原因如下:

(1)电阻片老化,导致电阻值增大。

(2)电阻片被击穿,导致电阻值降低。

(3)多串电阻并联时.若阻值显著增大,则可能是某串电阻断开所致。

2、处理方法

有人认为在断路器不开合空载长线路时,并经厂家同意可考虑取消合闸电阻。关于取消合闸电阻问题仍在讨论中。

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