串联分压
含义理解:在串联电路中,各用电器(电阻)两端的电压之和等于电源电压,并且各用电器两端电压与其电阻成正比,即电阻越大,分得的电压越高,这就是串联分压原理。可以把串联电路想象成一条水流通道,电流就像水流,电阻如同通道中不同粗细的阻碍部分。电阻大的地方对电流阻碍作用强,“压力”就大,所以分得的电压高。
公式推导:
根据串联电路的特点,电流处处相等,即 I=I1=I2=⋯=In 。
由欧姆定律 I=RU 可得 U=IR ,那么对于串联的两个电阻 R1 和 R2 ,它们两端的电压分别为 U1=IR1 , U2=IR2 。
总电压 U=U1+U2 ,总电阻 R=R1+R2 ,且 I=RU=R1U1=R2U2 。
由此可得电压分配关系: U2U1=R2R1 ,进一步推广到多个电阻串联的情况,对于 n 个电阻 R1、R2、⋯、Rn 串联,有 R1U1=R2U2=⋯=RnUn=I ,即 U1:U2:⋯:Un=R1:R2:⋯:Rn 。例如,两个电阻 R1=2Ω , R2=3Ω 串联在 5V 的电源两端,总电阻 R=R1+R2=5Ω ,电路电流 I=RU=5Ω5V=1A ,则 U1=IR1=1A×2Ω=2V , U2=IR2=1A×3Ω=3V ,U1:U2=2:3=R1:R2 。
并联分流
含义理解:在并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,并且各支路电流与其电阻成反比,即电阻越小,通过该支路的电流越大,这就是并联分流原理。可以把并联电路想象成一个水流汇聚的地方,电流像水流一样从干路分流到不同支路,电阻小的支路对电流的阻碍小,所以通过的电流大。
公式推导:
并联电路各支路两端电压相等,即 U=U1=U2=⋯=Un 。
由欧姆定律 I=RU ,对于并联的两个电阻 R1 和 R2 ,通过它们的电流分别为 I1=R1U , I2=R2U 。
干路电流 I=I1+I2 。
由此可得电流分配关系: I2I1=R1R2 ,推广到多个电阻并联的情况,对于 n 个电阻 R1、R2、⋯、Rn 并联,有 I1R1=I2R2=⋯=InRn=U ,即 I1:I2:⋯:In=R11:R21:⋯:Rn1 。例如,两个电阻 R1=4Ω , R2=2Ω 并联在电源两端,电源电压为 4V ,则 I1=R1U=4Ω4V=1A , I2=R2U=2Ω4V=2A ,I1:I2=1:2=R11:R21 。