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电路布线

到目前为止,我们一直在分析单电池单电阻电路,不考虑组件之间的连接线,只要形成完整的电路即可。电线长度或电路“形状”对我们的计算有影响吗?让我们看几个电路图并找出:

当我们在电路中绘制电线连接点时,我们通常假设这些电线的电阻可以忽略不计。因此,它们对电路的整体电阻没有明显影响,因此我们唯一需要应对的电阻是元件中的电阻。在上述电路中,唯一的电阻来自 5 Ω 电阻器,因此我们将在计算中考虑这一点。

在现实生活中,金属线实际上 有电阻(电源也有!),但这些电阻通常比其他电路组件中存在的电阻小得多,可以安全地忽略它们。电力系统布线中存在此规则的例外情况,在正常(高)水平的电流下,即使非常小的导体电阻也会产生显着的电压降。

电路中的电气公共点

如果连接线电阻很小或没有,我们可以将电路中的连接点视为电公共 .也就是说,上述电路中的点 1 和点 2 可以物理连接在一起或远离,并且与这些点相关的任何电压或电阻测量都无关紧要。

第 3 点和第 4 点也是如此。就我们的欧姆定律计算和电压测量而言,就好像电阻器的末端直接连接在电池的端子上一样。

了解这一点很有用,因为这意味着您可以重新绘制电路图或重新连接电路,根据需要缩短或延长电线,而不会明显影响电路的功能。重要的是组件以相同的顺序相互连接。

这也意味着“电气公共”点集之间的电压测量将是相同的。也就是说,点 1 和 4(直接跨过电池)之间的电压将与点 2 和 3 之间(直接跨过电阻器)的电压相同。仔细观察以下电路,并尝试确定哪些点是相同的:

在这里,除了电线之外,我们只有 2 个组件:电池和电阻器。尽管连接线在形成完整电路时采用了复杂的路径,但电流路径中有几个电气公共点。点 1、2 和 3 彼此通用,因为它们通过电线直接连接在一起。第 4、5 和 6 点也是如此。

点 1 和点 6 之间的电压为 10 伏,直接来自电池。但是,由于点 5 和 4 与点 6 共用,点 2 和点 3 与点 1 共用,因此在这些其他点对之间也存在相同的 10 伏:

点 1 和点 4 之间 =10 伏 点 2 和点 4 之间 =10 伏 点 3 和点 4 之间 =10 伏(直接跨电阻器) 点 1 和 5 之间 =10 伏 点 2 和 5 之间 =10 伏 在点 3 和 5 之间 =10 伏 在点 1 和 6 之间 =10 伏(直接穿过电池) 在点 2 和 6 之间 =10 伏 在点 3 和 6 之间 =10 伏 

由于电气公共点通过(零电阻)线连接在一起,因此无论通过该连接线从一个连接到下一个的电流量如何,它们之间都没有明显的电压降。因此,如果我们要读取公共点之间的电压,我们应该(实际上)显示为零:

点 1 和 2 之间 =0 伏 点 1、2 和 3 位于点 2 和 3 之间 =0 伏电气公共端 点 1 和点 3 之间 =0 伏 在点 4 和 5 之间 =0 伏 点 4、5 和 6 在点 5 和 6 之间 =0 伏电气公共 点 4 和点 6 之间 =0 伏 

用欧姆定律计算电压降

这在数学上也很有意义。使用 10 伏电池和 5 Ω 电阻器时,电路电流将为 2 安培。当导线电阻为零时,任何连续导线上的电压降都可以通过欧姆定律确定:

很明显,在假设导线具有零电阻的电路中,任何不间断导线长度上的计算电压降将始终为零,无论电流大小如何,因为零乘以任何值等于零。

由于电路中的公共点将显示相同的相对电压和电阻测量值,因此连接公共点的电线通常标有相同的名称。这并不是说终端 连接点标记相同,只是连接线。以这个电路为例:

点 1、2 和 3 都彼此通用,因此电线连接点 1 到 2 标记为与电线连接点 2 到 3(电线 2)相同的(电线 2)。在实际电路中,从点 1 延伸到点 2 的导线甚至可能与连接点 2 到 3 的导线颜色或尺寸不同,但它们应带有完全相同的标签。连接点6、5和4的电线也是如此。

公共点的压降应为零

了解电气公共点之间的电压降为零是一个有价值的故障排除原则。如果我测量电路中应该彼此共用的点之间的电压,我应该读数为零。

但是,如果我读到这两点之间的电压很大,那么我肯定知道它们不能直接连接在一起。如果这些点假设 电气通用,但它们以其他方式注册,那么我知道这些点之间存在“开放式故障”。

零电压技术上意味着可以忽略的电压

最后一个注意事项:对于大多数实际目的,可以假设导线导体从头到尾都具有零电阻。然而,实际上,除非是超导线,否则沿着导线的长度总会遇到一些小电阻。知道这一点,我们需要记住,这里学到的关于电气公共点的原则在很大程度上都是有效的,但不是绝对 学位。

也就是说,保证电气公共点之间具有零电压的规则更准确地表述为:电气公共点将非常少 它们之间的电压下降。在任何连接线中发现的几乎不可避免的小电阻痕迹必然会在电流通过时在其长度上产生小电压。

只要你明白这些规则是基于理想 条件,当您遇到一些似乎是规则例外的条件时,您不会感到困惑。

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