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为什么在并联电路中,等效电阻的倒数等于支路电阻倒数和,而非直接加总所得? 第1页

  

user avatar   patrick-zhang-3 网友的相关建议: 
      

在写回答帖之前,我看了题主所写的若干帖子,发现题主并非中学生,更象是一位职业编程者。同时,这个问题似乎简单到不值得回答。不过,越是简单的问题,它的内涵就越深刻。既然如此,我们就铺开来谈吧。

看下图:

这是一个典型的电阻并联电路。

如果图中只有电阻R1,则R1两端的电压为:

流过R1的电流为:

在这里,r+R1是从电源侧看到的系统总电阻,而I1其实就是总电流I。

若图中有两只电阻R1和R2,则有:

将U移到等式左边,得到:

这里的R是并联电阻R1和R2的总电阻。于是,我们可以进一步推得:

以及:。

于是,我们又回到了原来的形式。

现在,我们来考察n个电阻。我们发现,这n个电阻的电压都是U,于是按上述推导方法,我们得到并联回路总电阻R的表达式:

这个式子就是题主所需要的结论。

并且总电流成立。

=======================

现在,我们把主题扩展一下。我们来看下图:

上图中,晶体管T属于共集电极接法,它的发射极接了负载电阻Re。

我们知道,基极到发射极间的电压降为0.6V,也即Ue=Ub-0.6,所以流过电阻Re的电流Ie为:

我们设晶体管的电流放大倍数为β,β的值很大(一般取为30,实际在100以上)。有晶体管电流关系我们知道,晶体管集电极电流就等于发射极电流,则基极电流为:

故知,基极电流很小,基极等效电阻Rin很大。由此我们得到右侧的等效电路图。

现在,我们的问题是:若R2与Rin并联,并且两者的阻值相差很大,那么它们并联后的电压Ub是由何者决定的?是否存在一个普遍规律,以便简化设计?

设流过电阻R1的电流是I1,流过电阻R2的电流是I2,流过电阻Rin的电流是Ib。则电阻R2两端的电压U2为:

设,且有:。

当K=0时,说明电阻Rin不存在;当K=1时,说明并联电阻R2不存在;而当K=0.5时,说明R2=Rin。

将K代入上式中,得到:

由上式可以得知:电压U2的大小与电阻Rin的分流有关。分流越多,K值越大,则U2就越低。

我们知道,各个并联电阻两端的电压是相等的。于是有:

,也即:,

也即:。

如果,K=0.1,则有:

再看U2:

这叫做十倍原则,也即让并联回路的总电流等于流出电流的10倍,则系统并联分压值基本不变。

按照这个原则,只要我们在设计时,让晶体管基极偏置电流大于基极电流十倍以上,则基极偏置电压基本不变,基极电压不会因为晶体管的工作而发生大的偏离。

这个并联回路分流原则可以用在许多场合,包括自动控制电路的输入级电流设计,以及电压参比回路的设计等等。




  

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