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简单并联电路

在此页面上,我们将概述您应该了解的有关并联电路的三个原则:

  1. 电压: 并联电路中所有组件的电压相等。
  2. 当前: 总电路电流等于各个支路电流的总和。
  3. 抵抗: 个人抵抗力减弱 等于较小的总电阻而不是 add 来计算总和。

让我们看一些演示这些原理的并联电路示例。

我们将从由三个电阻器和一个电池组成的并联电路开始:

并联电路中的电压

了解并联电路的第一个原则是电路中所有组件的电压相等 .这是因为并联电路中只有两组电气公共点,并且在任何给定时间测量的公共点组之间的电压必须始终相同。

因此,在上述电路中,R1两端的电压等于R2两端的电压,R2两端的电压等于R3两端的电压,即电池两端的电压。

这种电压的相等性可以在另一个表格中表示为我们的起始值:

欧姆定律在简单并联电路中的应用

与串联电路的情况一样,欧姆定律同样适用:电压、电流和电阻的值必须在相同的上下文中,才能使计算正常工作。

但是,在上面的示例电路中,我们可以立即将欧姆定律应用于每个电阻器以找到其电流,因为我们知道每个电阻器两端的电压(9 伏)和每个电阻器的电阻:

此时,我们仍然不知道该并联电路的总电流或总电阻是多少,因此我们无法将欧姆定律应用于最右侧(“总”)列。然而,如果我们仔细考虑正在发生的事情,很明显总电流必须等于所有单个电阻器(“分支”)电流的总和:

当总电流在点 1 离开正极 (+) 电池端子并通过电路时,一些电流在点 2 处分流通过 R1,在点 3 处分出更多流通过 R2,其余部分通过R3。就像一条河流分成几条小溪一样,所有溪流的总流量必须等于整条河流的流量。

当通过 R1、R2 和 R3 的电流汇合流回电池的负极端子 (-) 流向点 8 时,也会遇到同样的情况:从点 7 流向点 8 的电流必须等于 (支路)通过 R1、R2 和 R3 的电流。

这是并联电路的第二个原理:电路总电流等于各个支路电流之和 .

使用这个原理,我们可以用 IR1、IR2 和 IR3 的总和来填充我们桌子上的 IT 点:

如何计算并联电路中的总电阻

最后,将欧姆定律应用于最右边(“总”)列,我们可以计算总电路电阻:

并联电路中的电阻方程

请注意这里非常重要的事情。总电路电阻仅为 625 Ω:更少 比任何一个单独的电阻器。在串联电路中,总电阻是各个电阻的总和,总电阻必然更大 比任何一个电阻单独。

然而,在并联电路中,情况正好相反:我们说各个电阻 减少 而不是 添加 总和 .

这个原理完成了我们对并联电路的三重“规则”,就像发现串联电路有电压、电流和电阻三个规则一样。

从数学上讲,并联电路中总电阻与各个电阻之间的关系如下所示:

如何更改 SPICE 的并行电路编号方案

等式的相同基本形式适用于任何 并联连接在一起的电阻器的数量,只需在分数的分母上添加尽可能多的 1/R 项,以容纳电路中的所有并联电阻器。

就像串联电路一样,我们可以使用计算机分析来仔细检查我们的计算。首先,当然,我们必须用计算机可以理解的术语向计算机描述我们的示例电路。我将从重新绘制电路开始:

我们再次发现,为了 SPICE 的利益,必须更改用于标识电路中点的原始编号方案。

在 SPICE 中,所有电气公共点必须共享相同的节点编号。这就是 SPICE 知道什么与什么以及如何连接的方式。

在一个简单的并联电路中,所有点在两组点之一中都是电气公共的。对于我们的示例电路,连接所有组件顶部的导线将具有一个节点编号,而连接组件底部的导线将具有另一个节点编号。

坚持将零作为节点编号的惯例,我选择数字 0 和 1:

这样的例子使 SPICE 中节点编号的基本原理相当容易理解。通过让所有组件共享一组共同的数字,计算机“知道”它们都是彼此并行连接的。

为了在 SPICE 中显示支路电流,我们需要将零电压源与每个电阻串联(串联),然后将我们的电流测量值参考这些源。

无论出于何种原因,SPICE 程序的创建者都使电流只能通过计算 一个电压源。这是 SPICE 仿真程序的一个有点烦人的需求。添加每个“虚拟”电压源后,必须创建一些新节点编号以将它们连接到各自的分支电阻器:

如何验证计算机分析结果

虚拟电压源均设置为0伏,不影响电路工作。

电路描述文件,或网表 , 看起来像这样:

并联电路 v1 1 0 r1 2 0 10k r2 3 0 2k r3 4 0 1k vr1 1 2 直流 0 vr2 1 3 直流 0 vr3 1 4 直流 0 .dc v1 9 9 1 .print dc v(2,0) v(3,0) v(4,0) .print dc i(vr1) i(vr2) i(vr3) 。结尾 

运行计算机分析,我们得到这些结果(我用描述性标签对打印输出进行了注释):

v1 v(2) v(3) v(4) 9.000E+009.000E+009.000E+009.000E+00batteryR1电压R2电压R3电压

电压

v1 i(vr1) i(vr2) i(vr3) 9.000E+009.000E-044.500E-039.000E-03batteryR1电流R2电流R3电流

电压

这些值确实与之前通过欧姆定律计算的值相符:IR1 为 0.9 mA,IR2 为 4.5 mA,IR3 为 9 mA。当然,并联连接时,所有电阻器两端的压降相同(9 伏,与电池相同)。

并联电路三法则

总之,并联电路被定义为所有组件都连接在同一组电气公共点之间的电路。另一种说法是所有组件都通过彼此的端子连接。根据这个定义,并联电路遵循三个规则:

就像串联电路的情况一样,所有这些规则都源于并联电路的定义。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。

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