简单串联电路
在此页面上，我们将概述您应该了解的关于串联电路的三个原则：
- 当前 ：通过串联电路中的任何组件的电流量都是相同的。
- 阻力 ：任何串联电路的总电阻等于各个电阻的总和。
- 电压 ：串联电路中的电源电压等于各个电压降的总和。
让我们看一些演示这些原理的串联电路示例。
我们将从由三个电阻器和一个电池组成的串联电路开始：
了解串联电路的第一个原理如下：
串联电路中通过电路中任何组件的电流量都是相同的。
这是因为在串联电路中只有一条电流路径。因为电荷像管中的弹珠一样流过导体，所以电路（管）中任意一点在任何特定时间点的流速（弹珠速度）必须相等。
在串联电路中使用欧姆定律
从 9 伏电池的排列方式可以看出，该电路中的电流将按顺时针方向流动，从点 1 到 2 到 3 到 4，再回到 1。但是，我们有一个电压源和三个电阻。我们在这里如何使用欧姆定律？
欧姆定律的一个重要警告是，所有量（电压、电流、电阻和功率）必须根据电路中相同的两点相互关联。我们可以在下面的单电阻电路示例中看到这个概念的作用。
在简单的单电阻电路中使用欧姆定律
使用单电池单电阻电路，我们可以轻松计算任何数量，因为它们都应用于电路中相同的两个点：
由于点 1 和 2 与电阻可忽略不计的导线连接在一起，点 3 和 4 也是如此，我们可以说点 1 与点 2 电气共通，点 3 与点 4 电气共通。 因为我们知道我们在点 1 和 4（直接穿过电池）之间有 9 伏电动势，并且由于点 2 与点 1 共用，点 3 与点 4 共用，因此我们在点 2 和点 3 之间（直接穿过电池）也必须有 9 伏电阻）。
因此，我们可以将欧姆定律 (I =E/R) 应用于通过电阻器的电流，因为我们知道电阻器两端的电压 (E) 和该电阻器的电阻 (R)。所有项（E、I、R）都适用于电路中相同的两点，也适用于同一个电阻，因此我们可以毫无保留地使用欧姆定律公式。
在具有多个电阻器的电路中使用欧姆定律
在包含多个电阻器的电路中，我们必须小心应用欧姆定律。在下面的三电阻示例电路中，我们知道点 1 和 4 之间有 9 伏电压，这是驱动电流通过 R1、R2 和 R3 的串联组合的电动势量。但是，我们不能将 9 伏的值除以 3k、10k 或 5k Ω 来尝试找到电流值，因为我们不知道这些电阻中的任何一个电阻上分别有多少电压。
9 伏的数字是总计 整个电路的数量，而 3k、10k 和 5k Ω 的数字是个别 单个电阻器的数量。如果我们将总电压的数字代入欧姆定律方程和单个电阻的数字，结果将不会与实际电路中的任何数量准确相关。
对于 R1，欧姆定律会将 R1 上的电压量与通过 R1 的电流相关联，假设 R1 的电阻为 3kΩ：
但是，由于我们不知道 R1 两端的电压（只有电池通过三电阻串联组合提供的总电压）并且我们不知道通过 R1 的电流，因此我们无法使用任一公式进行任何计算. R2 和 R3 也是如此：当且仅当所有项都代表电路中相同两点之间的各自数量时，我们才能应用欧姆定律方程。
所以，我们能做些什么？我们知道施加在 R1、R2 和 R3 的串联组合上的电源电压（9 伏），并且我们知道每个电阻器的电阻，但是由于这些量不在同一上下文中，我们不能使用确定电路电流的欧姆定律。如果我们知道总数 电阻用于电路：然后我们可以计算总 当前与我们的总数数字 电压（I=E/R）。
将多个电阻组合成等效的总电阻
这就引出了串联电路的第二个原理：
任何串联电路的总电阻等于各个电阻的总和。
这应该具有直观意义：电流必须流过的串联电阻越多，电流就越难流动。
在示例问题中，我们串联了 3 kΩ、10 kΩ 和 5 kΩ 的电阻器，总电阻为 18 kΩ：
本质上，我们已经计算了 R1、R2 和 R3 组合的等效电阻。知道了这一点，我们可以用代表 R1、R2 和 R3 的串联组合的单个等效电阻重新绘制电路：
使用欧姆定律计算电路电流
现在我们有了计算电路电流所需的所有信息，因为我们有点 1 和 4（9 伏）之间的电压以及点 1 和 4 之间的电阻（18 kΩ）：
使用欧姆定律计算元件电压
知道通过串联电路的所有组件的电流相等（我们刚刚确定了通过电池的电流），我们可以回到原始电路原理图并记录通过每个组件的电流：
现在我们知道通过每个电阻的电流量，我们可以使用欧姆定律来确定每个电阻上的电压降（在适当的上下文中应用欧姆定律）：
请注意每个电阻器上的电压降，以及电压降的总和 (1.5 + 5 + 2.5) 如何等于电池（电源）电压：9 伏。
这是串联电路的第三个原理：
串联电路中的电源电压等于各个电压降的总和。
用“表法”和欧姆定律分析简单串联电路
不过，我们刚才用来分析这个简单串联电路的方法可以简化一下，以便更好地理解。通过使用表格列出电路中的所有电压、电流和电阻，很容易看出哪些量可以在任何欧姆定律方程中正确关联：
此类表格的规则是仅将欧姆定律应用于每个垂直列中的值。例如，ER1 只与 IR1 和 R1； ER2 仅与 IR2 和 R2；等等。您通过填写表格中从一开始就提供给您的元素来开始您的分析：
从数据的排列中可以看出，我们不能将 9 伏的 ET（总电压）应用于任何欧姆定律公式中的任何电阻（R1、R2 或 R3），因为它们位于不同的列中. 9伏的电池电压不是 直接应用于 R1、R2 或 R3。但是，我们可以使用串联电路的“规则”来填充水平行上的空白点。在这种情况下，我们可以使用电阻的串联规则从 sum 中确定总电阻 个人抵抗力：
现在，将总电阻值插入最右侧（“总”）列中，我们可以将 I=E/R 的欧姆定律应用于总电压和总电阻，得出 500 µA 的总电流：
然后，知道电流由串联电路的所有组件平均分配（串联电路的另一个“规则”），我们可以从刚刚计算的电流图中填写每个电阻的电流：
最后，我们可以使用欧姆定律来确定每个电阻器上的电压降，一次一列：
使用计算机分析 (SPICE) 验证计算
只是为了好玩，我们可以使用计算机自动分析这个完全相同的电路。这将是验证我们的计算并更加熟悉计算机分析的好方法。首先，我们必须以软件可识别的格式向计算机描述电路。
我们将使用的 SPICE 程序要求对电路中所有电气上唯一的点进行编号，并且通过它们共享这些编号点或“节点”中的哪些点来理解元件放置。为清楚起见，我将示例电路的四个角编号为 1 到 4。然而，SPICE 要求电路中某处有一个节点零，因此我将重新绘制电路，稍微更改编号方案：
我在这里所做的只是将电路的左下角重新编号为 0 而不是 4。现在，我可以将几行文本输入到计算机文件中，用 SPICE 能够理解的术语描述电路，并附上几行额外的代码行指示程序显示电压和电流数据，以供我们观看。这个计算机文件被称为网表 在 SPICE 术语中：
串联电路 v1 1 0 r1 1 2 3k r2 2 3 10k r3 3 0 5k .dc v1 9 9 1 .print dc v(1,2) v(2,3) v(3,0) 。结尾
现在，我所要做的就是运行 SPICE 程序来处理网表并输出结果：
该打印输出告诉我们电池电压为 9 伏，R1、R2 和 R3 上的电压降分别为 1.5 伏、5 伏和 2.5 伏。 SPICE 中任何组件上的压降都由组件所在的节点编号参考，因此 v(1,2) 参考电路中节点 1 和 2 之间的电压，这是 R1 所在的点。
节点编号的顺序很重要：当 SPICE 输出 v(1,2) 的数字时，它认为极性的方式与我们拿着电压表的方式相同，红色测试引线在节点 1 上，黑色测试引线在节点上2. 我们还有一个显示电流（尽管是负值）为 0.5 毫安或 500 微安。所以我们的数学分析已经被计算机证实了。这个数字在 SPICE 分析中显示为负数，这是因为 SPICE 处理当前计算的方式有问题。
总之，串联电路被定义为只有一条电流可以通过的路径。根据这个定义，串联电路遵循三个规则：所有元件共享相同的电流；阻力相加等于更大的总阻力；和电压降加起来等于一个更大的总电压。所有这些规则都源于串联电路的定义。如果您完全理解该定义，那么这些规则只不过是该定义的脚注。
评论：
- 串联电路中的组件共享相同的电流： ITotal =I1 =I2 =。 . .在
- 串联电路中的总电阻等于各个电阻的总和： RTotal =R1 + R2 + 。 . . Rn
- 串联电路中的总电压等于各个电压降的总和 ETotal =E1 + E2 +。 . .恩
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