上节我们讨论了串联电路,串联电路有分压作用,当电源提供的电压高于用电器的额定电压时,我们可以给用电器串联一个合适的电阻,使用电器恰好能正常工作。当电源提供的电流大于用电器的额定电流时,我们又应该怎样连接电路,才能使用电器正常工作呢?这时就需要给用电器并联一个合适的电阻。
如图6-26所示,在蓄电池、开关、白炽灯泡L1和L2、电流表组成的电路中,白炽灯泡L1和白炽灯泡L2就组成了并联电路。
几个电阻的一端连接在一起,另一端也连接在一起,使电路中有两个连接点和多条通路,这种连接方式叫做电阻的并联,如图6-27(a)是三个电的并联的电路图;R是它们并联后的总电阻,如图6-27(b)所示。
图6-26 并联电路实物图
图6-27 并联电阻的电路图
1.并联电路性质
(1)并联电路中,并列的每个支路两端电压相等。即
(2)并联电路中的总电流等于各支路的电流之和。即
(3)并联电路的总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。即
如果是两个电阻R 1、R2并联时,其总电阻为
例题1 如图6-28所示,已知R1=10Ω,I=0.8A,通过R1的电流为0.6A,求:(1)各个电阻两端的电压;(2)电阻R2的阻值;(3)电路的总电阻。
已知:R1=10Ω;I=0.8A;I1=0.6A
求:(1)U1,U2;(2)R2;(3)R
解 (1)根据欧姆定律可得
根据并联电路的性质1可得
(2)根据并联电路的性质2可得
根据部分电路欧姆定律得
(3)根据并联电路的性质3得
图6-28 两个电阻的串联
答:并联电路两端电压为6V,电阻R 2的阻值为30Ω,电路总电阻为7.5Ω。
2.并联电路的分流作用
由于并联电路的总电流等于各支路的电流之和,因此每一个支路都有一定的分流作用,即
因支路两端电压相等,所以,在并联电路中,通过各支路的电流跟它的电阻值成反比。所以并联电路的作用是分流,如果电路的电流大于用电器所能允许的最大电流时,用电器就不能直接接入电路使用,我们可以在电路中并联一个适当的分流电阻,使通过用电器的电流在允许的范围内。
例题2 一量程为100mA的电流计,表头内阻为0.9Ω,欲把它的测量范围扩大到1mA,应并联一个多大的分流电阻Rf?
分析 和扩大电压表的量程相似,扩大电流表的量程就是要用量程小的电流表去测量大电流。由于电流表的量程100μA比要测的电路中的电流1mA小,所以不能直接测量,我们可以给原电流表并联一个合适的电阻Rf,如图6-29所示,使得恰好通过原电流表的电流是100μA,然后根据题给的条件求出Rf的值。
解 已知:Ri=0.9Ω,Ii=100μA=1×10-4A,I=1mA=1×10-3A
求:Rf
如图6-29所示,由并联电路的性质1得
由部分电路欧姆定律上式可写为
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所以
图6-29 扩大电流表的量程
答:应并联一个阻值为0.1Ω的电阻。
故改装后的电流计,当指针偏转到满刻度时,表示电路中的总电流为1mA,而通过原电流表的电流只有100μA。
3.并联电路的功率分配
在并联电路中,并联的每个支路两端电压相等,故并联电路中各电阻消耗的功率跟它们的阻值成反比,即有
例如把几个阻值不同的灯泡并联在照明电路里会发现,电阻小的灯泡亮,表明它消耗的功率大;电阻大的灯泡暗,表明它消耗的功率小。
例题3 标有“200V,100W”和“200V,40W”的两只白炽灯泡L1和L2并联后接到电压为的180V电路中,如图6-30所示。哪只灯泡较亮?通过两只灯泡的电流各是多少?每只灯泡实际消耗的电功率是多少?
解 已知:U′1=200V,P′1=100W,U′2=200V,P′2=40W,U=180V
求:(1)哪只灯泡教亮,(2)I1,I2。(3)P1,P2
(1)由P=IU和I=可得
图6-30 两只灯泡的并联
由并联电路中各电阻消耗的功率与他们的阻值成反比知:200V,100W灯泡亮。
(2)由并联电路的性质1和欧姆定律得
(3)由并联电路的性质1和P=UI得
P1=UI1=180V×0.45A=81W P2=UI2=180V×0.18A=32.4W
答:200V,100W灯泡亮,通过两只灯泡的电流分别是0.45A和0.18A,两只灯泡消耗的功率分别为81W和32.4W。
此题目再次证明了在并联电路中用电器消耗的功率跟它们的阻值成反比。
注意:任何电路中消耗的总功率等于各个电阻消耗的功率之和。(请同学们自己证明)
注意:用电压表测量电压时,必须把它与待测的用电器并联。用电流表测电流时必须把它串联在电路中。
家庭用电器一般都是通过插座并联接入主电路中的,如图6-31所示。
图6-31 家用电器的连接图
习题6-5
1.两个电阻的阻值分别为10Ω和40Ω,它们并联后的总电阻是多少?
2.如题图6-1所示,阻值为20Ω的电阻R1跟另一个电阻R2并联后接到电路中,通过并联电路的总电流为3A,通过R1的电流为1A,电阻R2的阻值是多少?
题图6-1 两个电阻的并联
题图6-2 混连电路
3.把阻值为5Ω、5Ω、10Ω的三个电阻任意连接,得到的等效电阻的组值( )。
A.在5Ω至10Ω之间 B.在2Ω至20Ω之间
C.小于2ΩD.大于20Ω
4.欲将一个内阻为1Ω,量程为100mA的电流表改装成1A的电流表,应该并联多大的分流电阻?
5.如题图6-2所示,已知R1=10Ω,R2=4Ω,R3=6Ω,通过R3的电流为0.1A,求通过R1和R2的电流及电路两端的总电压是多少?
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