第三節 簡單電路的分析
分析簡單電路的電壓與電流

所謂簡單電路,指的是電路元件經過一系列的串聯和並聯組合而成的電路。

利用電阻並聯和串聯的等效電阻,我們可計算出電路的總電阻,並得到電源輸出的總電流;在運用「並聯電路各支路所分配到的電流反比於各支路的電阻」,計算出電路各元件的電流和電壓。同樣的結果也能通過「串聯電路各段所分配到的電壓正比於各段的電阻」得到。

順帶一提,有些電路較為複雜,不能分解為元件的並聯和串聯。對於這樣的電路,我們需要將電路各處電流和電勢差的關係列成方程組來解析。

考慮以下簡單電路。分析出支路 A 點到 B 點的電流。

首先辨認出電路中的串聯和並聯,將電路重畫成下面的等效的形式。

計算並聯部分的等效電阻。將電路簡化為三段電阻的串聯,並計算出總電流和各段電壓。

通過 AB 段的電壓,或是並聯電路的電流分配,可得到支路 AB 的電流。

分析一例簡單的電路。
短路

前文提到,高能量的電路能殺死人體細胞,或是破壞 DNA 引發細胞癌變。

當電路元件與一段導線並聯起來,由於導線的電阻比電路元件的小到可以忽略,根據並聯電路的電流分配,幾乎全部的電流都會從導線流過,而通過元件的電流為零,是為短路

短路會使電路的總電阻減小,總電流增大,容易造成電流超出電路元件負荷的危險。例如,如果用導線將電池組兩端直接相連而短路,電池會很快耗盡;如果家用電器發生短路,過大的電流會引起電線燃燒,釀成火災。

當一個電阻和一段電阻為零的導線並聯,全部的電流將從導線流過,而流過電阻的電流為零。
活動:設計簡單的電路

我們有一個 12 伏特的電源、若干 1 歐姆的電阻器和若干電阻可忽略不計的導線。請設計電路,給目標元件通過特定的電流吧。(說明:先選擇元件,再點擊兩點在兩點間添加元件。連通電路後,我們會看到電路各處的電勢和電流。)

電路設計遊戲
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