电阻串联电路在实际应用中的应用场景

时间：2023-06-20 理论教育 版权反馈

【摘要】：电阻串联电路在实际生产和生活中应用非常广泛。串联电阻可以起到获得较大的电阻、限制和调节电路中的电流、构成分压器和扩大电压表量程等方面的作用。即认为电路中只有限流电阻，如图2-5b所示，根据部分电路欧姆定律，有通过人体的电流为0.25mA，远低于人体的安全电流，所以对人体基本无害。当串联一个分压电阻R后，可得若令电压表扩大量程的倍数n=U/Ug，代入上式得，这就是将电流计量程从Ug扩大到U应串联的分压电阻R的计算公式。

电阻串联电路在实际应用中的应用场景

电阻串联电路在实际生产和生活中应用非常广泛。串联电阻可以起到获得较大的电阻、限制和调节电路中的电流、构成分压器和扩大电压表量程等方面的作用。

（1）获得较大的电阻

【例2-1】利用电阻串联电路，可以制作成一个可变电阻箱，其原理图如图2-4所示。

分析：调节个位、十位及百位旋钮可使其阻值（以每1Ω为间隔）在0～999Ω范围内变动，图中旋钮所停位置表示的阻值为343Ω。

图2-4 可变电阻箱原理图

上述可变电阻箱所用的电阻数目太多（共27个），有的电阻箱采用另外形式的电路图及旋钮开关，电阻数目可大大减少，但都是运用电阻串联的原理制成的。

（2）限制和调节电路中的电流

【例2-2】如图2-5所示，试分析用试电笔测试电路，人体是否带电？是否安全？

分析：试电笔是电工测量电器是否带电的常备工具，其内部装有一只限流电阻和发光氖管。当被测量的电器带电时，电流通过限流电阻、发光氖管及人体入地，发光氖管发光指示有电。此时虽然有电流通过人体，但人们没有触电的感觉。因为试电笔限流电阻为880kΩ，氖管的电阻和人体的电阻都比限流电阻小得多，可忽略不计。即认为电路中只有限流电阻，如图2-5b所示，根据部分电路欧姆定律，有

通过人体的电流为0.25mA，远低于人体的安全电流，所以对人体基本无害。

图2-5 试电笔的使用

a）试电笔测试示意图 b）测试等效电路

【例2-3】有一盏额定电压U₁=40V、额定电流I=5A的电灯，应该怎样把它接入电压为U=220V照明电路中？

解：将电灯（设电阻为R₁）与一只分压电阻R₂串联后，接入U=220V的电源上，如图2-6所示。

解法一：分压电阻R₂上的电压为

∵U₂=U-U₁=（220-40）V=180V

图2-6 例2-3图

解法二：利用两只电阻串联的分压公式，且，可得

即将电灯与一只36Ω的分压电阻串联后，接入U=220V的电源上即可。

（3）构成分压器利用串联电阻的特点制成电压分压器，在实际生产中应用非常广泛。如图2-7所示为SEC-250kV电阻式高压分压器，是一种主要由电阻元件串联构成的电阻分压器和电压表组成的测量系统，分压后得到的小电压U₂与被测高电压U₁呈比例关系，直接输出即可。即

图中，Tv是过压保护装置，一旦出现电阻损坏，可以限制U₂电压升高，保护测量系统。

分压器是现场测量用的专用仪器仪表，主要用于脉冲高压、雷电高压、工频高压、直流高压和交流高压等的测量。

图2-7 电阻式高压分压器

a）分压器外形 b）分压器原理图(www.daowen.com)

【例2-4】如图2-8所示为一种电压连续可调的简单分压器原理图，R_P是具有三个接头的可调电阻器。若已知R₁=100Ω，R_P=300Ω，R₂=200Ω，U=18V，试求输出电压U₀的可调范围。

分析：当滑动触点在最上面A点时，U₀值最大；当滑动触点慢慢向下滑动时，U₀值逐渐变小；当滑动触点在最下面时，U₀值最小。收音机中调节音量大小就是利用这种原理的。

解：触点在A处，由分压公式得

触点在B处，由分压公式得

输出电压的可调范围是6～12V。

图2-8 例2-4图

（4）扩大电压表量程电流计外形如图2-9a所示。常见的磁电式电流计主要由放在永久磁场中的用细漆包线绕制且可以转动的线圈、用来产生机械反力矩的游丝、指示用的指针和永久磁铁所组成，如图2-9b所示。当电流通过线圈时，载流线圈在磁场中就产生磁力矩，如图2-9c所示，使线圈转动并带动指针偏转。线圈偏转角度的大小与线圈通过的电流大小成正比，所以可由指针的偏转角度直接指示出电流值。