1.2 电子电路的连接关系
1.2.1 串联电路
串联电路结构上的最大特点就是元器件之间采用首尾相接的连接方式。
图1-3所示为电阻器串联电路的结构。在电阻器串联电路中,只有一条电流通路,即流过每个电阻器的电流都是相等的,这些电阻器的阻值相加就是该电路中的总阻值,每个电阻器上的电压根据每个电阻器阻值的大小,按比例进行分配。当开关打开或电路的某一点出现问题时,整个电路呈开路状态。
图1-3 电阻器串联电路的结构
由图中可知,U总=U1+U2+U3,R总=R1+R2+R3,I总=I1=I2=I3
电路中各串联电阻器上的电压分配与各电阻值成正比。
电路中,U1=I1R1=IR1,因为,所以有U1=。
同理,。
从以上分析可以看出,在电阻器串联电路中,电阻值越大,该电阻两端的电压就越高。
通过电阻器串联电路的特性,便可以通过调整串联电阻器数量或改变串联电阻器阻值的方式对电路进行调整,以实现相应的功能。
要点说明
电阻器串联电路有以下几个特点:
1)只有一条电流通路,且电路中电流处处相等。
2)各个电阻器上的电压之和等于电路两端的电压。
3)总电阻器阻值等于各电阻器阻值之和。
4)电路中各串联电阻器上的电压分配与各电阻值成正比。
知识拓展
欧姆定律表述了电压(U)与电流(I)及电阻(R)之间的关系。欧姆定律可定义如下:流过一段导体的电流(I)与这段导体两端的电压(U)成正比,与这段导体的电阻(R)成反比,即。
根据上述对电阻串联电路特点的分析和介绍可以了解到,电阻器串联电路具有限流和分压的作用。
电路中电压的单位为V(伏特)。其进制关系为1V=103mV(毫伏)=106μV(微伏)。
电路中电流的单位为A(安培)。其进制关系为1A=103mA(毫安)=106μA(微安)。
电路中电阻的单位为Ω(欧姆)。其进制关系为1MΩ=103kΩ=106Ω。
图1-4所示为电容器串联电路的结构,通常在电容器串联电路中,采用交流电压源供电,电路中通过每个电容器的电流相同。同时,在串联电路中仅有一个电流通路。当开关打开或电路的某一点出现问题时,整个电路呈开路状态。
在电容器串联电路中,电容器与电阻器的串联计算相反,即电容器串联时,三个电容器总电容值的倒数等于三个电容值倒数之和。多个电容器串联的总电容值的倒数等于各电容值的倒数之和。
图1-4 电容器串联电路的结构
当外加电压U加到串联电容器两端时,中间电容器的各个极板则由于静电感应而产生感应电荷,则感应电荷的大小与两端极板上的电荷量相等,均为q,已知电荷量的公式为
q=CU,则q=C1U1=C2U2=C3U3,每个电容器所带的电量为q,因此这个电容器组合体的总电量也是q。由串联电路的总电压公式可知,电容器串联时的总电压是
由上述分析可知,串联电容器上的电压之和等于总输入电压,因而串联电容器电路具有分压功能。