串并联电路:定义和示例
一个串并联电路是串联电路和并联电路的组合。在这个电路中,一些元件以串联方式连接,一些以并联方式连接。
在下图所示的电路中,我们可以看到电阻 R2 和 R3 彼此并联连接,并且两者都与 R1 串联连接。
为了解决此类电路,首先将并联支路简化为等效的串联支路,然后将电路作为简单的串联电路求解。
这里,RP 是并联组合的等效电阻,由下式给出:
$$\mathrm{\mathit{R}_{p}=\frac{\mathit{R}_{2}\mathit{R}_{3}}{\mathit{R}_{2}+\mathit{R}_{3}}}$$
总电路电阻 (RT) 由下式给出:
$$\mathrm{\mathit{R}_{r}=\mathit{R}_{1}+\mathit{R}_{p}=\mathit{R}_{1}+\frac{\mathit{R}_{2}\mathit{R}_{3}}{\mathit{R}_{2}+\mathit{R}_{3}}}$$
并联组合上的电压由下式给出:
$$\mathrm{\mathit{V}_{p}=\mathit{I}_{1}\mathit{R}_{p}=\mathit{I}_{1}×\frac{\mathit{R}_{2}\mathit{R}_{3}}{\mathit{R}_{2}+\mathit{R}_{3}}}$$
电路的总功耗等于各个电阻上的功耗之和,如下所示:
$$\mathrm{\mathit{P}_{r}=\mathit{I}_{1}^{2}\mathit{R}_{1}+\mathit{I}_{2}^{2}\mathit{R}_{2}+\mathit{I}_{3}^{2}\mathit{R}_{3}}$$
数值示例
在下图所示的电路中,求未知电阻 R 的值,并确定电路的总电阻和总功耗。已知电压表读数为 10 V。
解决方案
参考上图所示电路:
并联组合的总电阻:
$$\mathrm{\mathit{R}_{p}=\frac{600 × 100}{600 + 100}=85.71\:Ω}$$
由于并联组合上的电压等于电压表读数,即 10 V(已知)。因此:
$$\mathrm{电路电流\:\mathit{I}=\frac{10}{85.71}=0.1167\:A}$$
$$\mathrm{R 上的电压\:\mathit{R}=24 − 10 = 14\:V}$$
因此:
$$\mathrm{R 的值\:\:\mathit{R}=\frac{14}{0.1167}=119.96\:Ω}$$
电路的总电阻为:
$$\mathrm{\mathit{R}_{r}=\mathit{R}_{p}+\mathit{R}=119.96 + 85.71 = 205.67\:Ω}$$
电路的总功耗为:
$$\mathrm{\mathit{P}_{r}=\mathit{I}^{2}\mathit{R}_{r}=(0.1167)^{2}× 205.67 = 2.8\:W}$$