福彩3地走势图:怎么樣計算電阻兩端的電壓 應該怎么做?

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在本文中:了解電路計算串聯電路中電阻兩端的電壓計算并聯電路中電阻兩端的電壓

計算電阻兩端的電壓之前,你應該先確定自己使用的是哪種電路。如果你想回顧或學習一下關于電路的基本知識,可以從第一節開始閱讀。否則,你可以直接跳到題目涉及的電路種類。

部分 1了解電路

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 1為標題的圖片

1了解電流。我們可以使用類比來形容電流,想象自己將玉米粒倒入碗中。每顆玉米粒都是一個電子,流入碗中的玉米粒流就是電流。[1]談論玉米粒流時,你會使用每秒流過的玉米粒數量來進行描述。而談到電流時,你會使用“安培”(安)或每秒流過的電子數量來衡量,后者是一個很大的數字。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 2為標題的圖片

2考慮電荷。電子帶有“負”電荷。這意味著它們受到帶正電荷的物體的吸引,受到帶負電荷的物體的排斥,從而流向前者,遠離后者。由于它們攜帶的都是負電荷,所以電子之間會互相排斥,盡其所能地分散開來。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 3為標題的圖片

3理解電壓。電壓衡量的是兩點之間的電荷差。電荷差越大,兩邊之間的吸引力就越大。以日常使用的電池為例:

電池內部會產生化學反應,令電子聚集。電子在負端聚集,而正端幾乎不含任何電子(電池的負端和正端被稱為負極和正極)。這一過程持續的時間越長,兩極之間的電壓就越大。

當你用電線連接正負極時,負極的電子突然得到釋放。它們會飛速朝正極移動,形成電流。電壓越大,每秒流向正極的電子就越多。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 4為標題的圖片

4計算電阻值。顧名思義,電阻值越大,電子越難通過。每秒通過的電子數量會因為電阻值而變少,因此電阻值會減慢電流。

電阻是增加電路電阻值的物品。你可以在電子用品商店買到真正的“電阻”,但在電路問題中,電阻指的可能是一個燈泡,或任何其他具有電阻值的東西。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 5為標題的圖片

5記住歐姆定律。電流、電壓和電阻之間的關系非常簡單。在解電路問題時你會經常用到這種關系,所以你應該記錄下來或背下來:

電流 = 電壓除以電阻

通常寫作:I = V / R

思考一下,如果增加電壓V或電阻R,會發生什么?這與你在上文中學到的知識相吻合嗎?

部分 2計算串聯電路中電阻兩端的電壓

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 6為標題的圖片

1了解串聯電路。串聯電路很好分辨,它就是一圈電線,上面的所有物品都排成一行。電流流過整個環狀電路,依次通過各個電阻或元件。

電路上各點的電流始終相等。[2]

計算電壓時,電阻在電路中的位置并不重要。你可以取下電阻,在電路上隨意移動,這樣做不會改變電壓。

我們以擁有R1、R2和R3這三個串聯電阻的電路為例。電路由12伏的電池供能。我們要計算每個電阻兩端的電壓。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 7為標題的圖片

2計算總阻值。將電路上所有電阻的阻值相加,它們的和就是串聯電路的總阻值。

例如,R1、R2和R3三個電阻的阻值分別為 2 Ω(歐)、3 Ω和5 Ω。總阻值為2 + 3 + 5 = 10歐。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 8為標題的圖片

3計算電流。使用歐姆定律計算整個電路的電流。記住,串聯電路上任意位置的電流值都是相等的。我們之后的所有計算都要用到通過此方法算出的電流值。

根據歐姆定律,電流I = V / R。整個電路的電壓是12伏,而總阻值為10歐姆。因此,電流I = 12 / 10 = 1.2安。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 9為標題的圖片

4對歐姆定律進行變形,求出電壓。使用基本的代數知識,我們可以推導出歐姆定律的變形公式,來計算電壓,而不是電流:

I = V / R

IR = VR / R

IR = V

V = IR

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 10為標題的圖片

5計算每個電阻兩端的電壓。我們知道電阻值、電流,還有公式。將數字代入公式求解。以下是例題中所有三個電阻兩端電壓的計算過程:

R1兩端的電壓 = V1 = (1.2A)() = 2.4伏。

R2兩端的電壓 = V2 = (1.2A)() = 3.6伏。

R3兩端的電壓 = V3 = (1.2A)() = 6.0伏。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 11為標題的圖片

6檢查答案。在串聯電路中,你的所有答案之和應該等于總電壓。[3]將計算所得的所有電壓相加,看是否等于整個電路的電壓。如果不等于,請回頭去檢查錯誤。

本例題中,2.4 + 3.6 + 6.0 = 12伏,等于整個電路的電壓。

如果你的答案略微偏小,例如等于11.97,而不是等于12,可能是因為你在計算過程中四舍五入產生的誤差。你的答案仍然正確。

記住,電壓衡量的是電荷或電子數的差異。想象一下,你沿著整條電路數自己看到的新電子數量。如果計數正確,最終得到的應該是從開始到結束的總電子數變化

部分 3計算并聯電路中電阻兩端的電壓

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 12為標題的圖片

1了解并聯電路。想象一根電線從電池的一極出發,然后分成兩根獨立的電線。這兩根電線彼此平行,然后在到達電池另一極前重新合到一起。如果左邊的電線上有一個電阻,右邊的電線上也有一個電阻,那么這兩個電阻就處于“并聯”狀態。[4]

并聯電路中可以有任意數量的電線。以上說明同樣適用于分成100根電線,然后重新合到一起的電路。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 13為標題的圖片

2思考電流如何流動。在并聯電路中,電流會流過每一條可以通行的道路。電流會從左邊的電線流過,穿過左邊的電阻,然后到達另一極。與此同時,電流也會從右邊的電線流過,穿過右邊的電阻,然后到達另一極。所有電流都不會折回,也不會流過兩個并聯電阻。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 14為標題的圖片

3使用總電壓來求各電阻兩端的電壓。如果你知道整條電路的電壓,那么答案會出人意料的簡單。每根并聯電線的電壓都等于整條電路的電壓。[5]假設電路有兩個并聯電阻,由6伏的電池供能。左邊電阻兩端的電壓等于6伏,而右邊電阻兩端的電壓也等于6伏。無論阻值等于多少,都無法改變這一事實。要理解其中的原理,可以回想一下上文描述的串聯電路:

記住,串聯電路中的壓降之和等于電路兩端的總電壓。

將電流流過的每條通道想象成一條串聯電路。這種情況下,所有壓降之和仍然等于總電壓。

由于通過每根電線的電流只經過了一個電阻,所以該電阻兩端的電壓必定等于總電壓。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 15為標題的圖片

4計算電路的總電流。如果問題沒有告訴你電路的總電壓是多少,那么所需的計算步驟會更多。首先,計算流過電路的總電流。在并聯電路中,總電流等于流過各并聯路徑的電流之和。[6]

用公式表達就是:I = I1 + I2 + I3……

如果難以理解,可以將之想象成一根一分為二的水管。總的水流量等于每根水管的水流量之和。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 16為標題的圖片

5計算電路的總電阻。并聯電路中電阻的阻礙作用要小于串聯電路,因為它們只阻礙流過一條電線的電流。事實上,電線數量越多,電流越容易找到流過的通道。要計算總阻值,你應該求出方程中的R

1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3……

例如,電路有兩個并聯的電阻,阻值分別為2歐和4歐。1 / R = 1/2 + 1/4 = 3/4 → 1 = (3/4)R → R = 1/(3/4) = 4/3 = ~1.33 歐。

以Calculate Voltage Across a Resistor Step 17為標題的圖片

6使用答案算出電壓。記住,算出電路的總電壓后,我們就算出了任意一條并聯電線兩端的電壓。所以,請使用歐姆定律計算整個電路的電壓。以下是一個示例:

通過電路的電流為5安。總阻值為1.33歐。

根據歐姆定律,I = V / R,因此V = IR。

V = (5A)(1.33Ω) = 6.65伏。

小提示

如果面對一條同時涉及串聯電阻并聯電阻的復雜電路,請挑出兩個相鄰的電阻。根據需要,使用并聯電阻規律或串聯電阻規律,計算它們的總阻值。然后,你可以將它們視為單個電阻。重復這一步驟,直至電路變成只有并聯電阻串聯電阻的簡單電路。[7]

電阻兩端的電壓通常被稱為“壓降”。

理解術語:

電路-由電線連接的電阻、電容或電感器等元件組成,電流可以從中通過

電阻-能夠降低或阻礙電流的元件

電流-通過電線的電荷流量;單位:安培,安

電壓-單位電荷所做的功;單位:伏特,伏

阻值-衡量元件對電流阻礙作用強弱的數值;單位:歐姆,歐

參考

↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics.8th edition.California:Brooks/Cole.2010.Ebook↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm↑ https://www.swtc.edu/ag_power/electrical/lecture/series_circuits.htm↑ //www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_4.html↑ //www.physicsclassroom.com/class/circuits/Lesson-4/Parallel-Circuits↑ Serway, R.A. and John W. Jewett, Jr., Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics.8th edition.California:Brooks/Cole.2010.Ebook↑ //www.electronics-tutorials.ws/resistor/res_5.html

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