(一)口诀
分压之和为总压,分功之和为总数。
已知总压求分压,要知总阻和分阻,
分压与阻成正比,分阻除以总阻数。
电阻并联条条路,分流之和等总流,
各路电压都相同,分功之和为总数。
电阻越小流越大,反比关系相互求。
已知分阻求分流,电压除以分阻数。
(二)说明
设n个电阻串联电路的总电流为IC、总电压为UC、总功率为PC、某一个电阻Ri两端的电压为Ui;n个电阻并联电路总电流为IB、总电压为UB、总功率为PB、通过某一个电阻Ri的电流为Ii。则口诀所说的它们之间的相互关系见表1-4。
表1-4 电阻串联或并联后各量之间的关系
(三)应用举例
将一只标有220V、15W和一只标有220V、60W的白炽灯串联起来接在380V的电路中,如图1-18所示。将会发生什么现象?
解:从表面上来看,本题好像与前面所讲的知识无关,但实际要涉及电阻串联分压与电功率计算等很多相关知识。对于一个用电器来讲,要保障其发挥正常的功能,最重要的一点是给其提供所要求的电源电压,或者叫额定电压。若电压过高,会损坏电器元件(如烧毁白炽灯的灯丝);电压过低时,将不能输出所需的功率,严重时将不能工作。和加正常额定电压相比,当一只白炽灯所得到的电压略高于其额定电压时,其亮度将强一些;反之,所得到的电压略低于其额定电压时,其亮度将弱一些。
图1-18 两只额定电压相同功率不同的白炽灯串联
要回答本题,首先要计算出每只白炽灯所分得的电压,看其是否超过其额定值。若超过过多,则该白炽灯因电压过高而使电流远超过其额定值,灯丝将烧断。因是串联电路,此时整条电路将断开,也就是说,没被烧毁的那一盏白炽灯也将因断电而熄灭。
方法1——先求各自的电阻,再求分得的电压。
(1)计算两个白炽灯的电阻,分别用R15和R60表示,单位为Ω。这里是已知电压和功率(电压为白炽灯的额定电压,即220V;功率是白炽灯的额定功率,即15W和60W)求电阻,用公式R=U2/P,则
R15=U2/P15=(220V)2/15W=3226.7Ω
R60=U2/P60=(220V)2/60W=806.7Ω
(2)求每个白炽灯上分得的电压。这里是已知总电压为380V,分电阻分别是3226.7Ω和806.7Ω,即串联后的总电阻RC=3226.7Ω+806.7Ω=4033.4Ω。用表1-4中的公式可求出两个白炽灯所分得的电压分别为(www.daowen.com)
U15=UCR15/RC=380V×3226.7Ω/4033.4Ω=304V
U60=UC-U15=380V-304V=76V
(3)可见,此时15W白炽灯两端的电压为304V,已远远超过了它的额定电压220V,刚一合闸时,15W的白炽灯会很亮,60W较暗,但15W的白炽灯将很快被烧毁,电路由此被全部中断。
方法2——由额定功率求分得的电压。
将两个额定电压U1N和U2N相等(设U1N=U2N=UN,如本例均为220V),额定功率分别是P1N和P2N的白炽灯时串联后,两端施加一个电压UC时,两个白炽灯所分得的电压U1和U2的比值将有下述关系:
即
由此可得出结论:当两个电阻型用电设备的额定电压相同,并串联后两端加一个电压时,两个电阻所分得的电压之比等于两个电阻标定额定功率的反比。或者说,所分电压与标定功率成反比。
根据比例的性质可得:
若已知总电压UC和标定的总功率PCN,求某一电阻上分得的电压,如U1,则可用公式
对于本例,若用式(1-25),则有:
U15/U60=P60/P15=60W/15W=4/1
由此可得:
U15=380V×4/(4+1)=304V
U60=380V×1/(4+1)=76V
或 U60=UC-U15=380V-304V=76V
若直接用式(1-27),则有:
U15=380V×60W/(15W+60W)=304V
U60=UC-U15=380V-304V=76V
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