理论教育 电阻串并联时电压、电流和功率的关系

电阻串并联时电压、电流和功率的关系

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:将两个额定电压U1N和U2N相等,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。

电阻串并联时电压、电流和功率的关系

(一)口诀

电阻串联一条路,各处电流一个数;

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

n个电阻串联电路的总电流为IC、总电压为UC、总功率PC、某一个电阻Ri两端的电压为Uin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

978-7-111-44168-7-Chapter01-49.jpg

(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?

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。

978-7-111-44168-7-Chapter01-50.jpg

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R15R60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U1NU2N相等(设U1N=U2N=UN,如本例均为220V),额定功率分别是P1NP2N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U1U2的比值将有下述关系:

978-7-111-44168-7-Chapter01-51.jpg

978-7-111-44168-7-Chapter01-52.jpg

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:

978-7-111-44168-7-Chapter01-53.jpg

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

978-7-111-44168-7-Chapter01-54.jpg

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

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

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈