第二節(jié) 并聯(lián)電路
一、電阻并聯(lián)電路
若干個電阻一端連在一起,另一端也連在一起,使每個電阻兩端都承受同一電壓的連接方式叫做電阻的并聯(lián)。圖2-7所示為由3個電阻組成的并聯(lián)電路及其等效電路。

圖2-7 電阻并聯(lián)電路
1. 電阻并聯(lián)電路的特點(假定有n個電阻并聯(lián))
(1)電路中各個電阻兩端的電壓相等,且等于電路兩端的電壓,即

這是因為所有電阻都是接在兩點之間的,如圖2-7中的a、b兩點,每個電阻兩端所承受的電壓都等于a、b兩點間的電位差,所以,各個電阻兩端電壓相等。這是并聯(lián)電路最基本的特點。
(2)電路的總電流等于通過各個電阻的電流之和,即

這是因為形成電流的運動電荷不會在電路中的任一位置處積累或消失,所以從電源正極流出的電流必然等于從電源負極流入的電流。
由這個特點可以看出,電阻并聯(lián)電路具有分流作用。
(3)電路的總電阻(等效電阻)的倒數(shù),等于各個并聯(lián)電阻的倒數(shù)之和。
將式(2-9)兩端都除以U,并結(jié)合式(2-8)得

即

由此可以看出,電阻并聯(lián)時,總電阻小于任意一個分電阻,且并聯(lián)的電阻越多,總電阻越小。
當只有兩個電阻并聯(lián)時,如圖2-8所示,則總電阻為

圖2-8 兩個電阻并聯(lián)

當有n個相同的電阻R0并聯(lián)時,則 。
觀察與思考
仿照式(2-11),當只有3個電阻并聯(lián)時,。這個結(jié)論正確嗎?為什么?
(4)電路中電流的分配與各個電阻的阻值成反比,即

由式(2-12)可得分流公式為

式中,稱為分流比
顯然,在電阻并聯(lián)電路中,阻值越小的電阻所分配的電流越大。
當只有兩個電阻并聯(lián)時,如圖2-8所示,則其分流公式可寫成

(5)電路中功率的分配與各個電阻的阻值成反比,即

顯然,在電阻并聯(lián)電路中,阻值越小的電阻,其消耗的功率越大。
2.電阻并聯(lián)電路的應用
電阻并聯(lián)電路在實際工作和生活中應用也是十分廣泛的。
(1)根據(jù)電阻并聯(lián)電路的第3個特點,可以用大阻值電阻的并聯(lián)來獲得較小的電阻。電阻并聯(lián)等效電路如圖2-9所示。

圖2-9 電阻并聯(lián)等效電路
(2)根據(jù)電阻并聯(lián)電路的第1個特點,凡額定電壓相同的負載都采用并聯(lián)連接,這樣負載的啟動和關斷互不影響。例如,家庭中用的電燈、洗衣機、電風扇、電磁爐、電冰箱、電視機等都采用并聯(lián)連接方式,如圖2-10所示。

圖2-10 家用電器產(chǎn)品都采用并聯(lián)連接方式
(3)利用電阻并聯(lián)電路的分流特性,可以用并聯(lián)電阻的方法來擴大電流表的量程,如圖2-11所示。

圖2-11 電流表量程的擴大
例題2-3 有一個500Ω的電阻,分別與600Ω、500Ω、20Ω的電阻并聯(lián),并聯(lián)后的等效電阻各是多少?
解:由式(2-11)得

從計算結(jié)果可以看出:
(1)電路并聯(lián)電路的總電阻總是小于任何一個分電阻;
(2)若兩個電阻相等,則并聯(lián)后的總電阻等于一個電阻的1/2;
(3)若兩個阻值相差很大的電阻并聯(lián),則其總電阻近似等于小電阻的阻值。
例題2-4 有一個表頭,內(nèi)阻Rg=1000Ω,滿偏電流Ig=100μA,如圖2-11 所示,要把它改裝成量程為500μA的電流表,應并聯(lián)多大的電阻?
解:表頭的滿偏電壓為

通過分流電阻的電流為

所以有

觀察與思考
并聯(lián)電路最大的優(yōu)點是什么?
二、電池的并聯(lián)
單個電池的最大允許電流是一定的,但在實際應用中,有些用電器需要電池能輸出較大的電流,這就需要把多個相同的電池并聯(lián)起來組成并聯(lián)電池組使用,以增大供電電流。例如,汽車上供起動用的蓄電池組就是采用并聯(lián)連接方式的。
若干個電池正極接在一起作為電池組的正極,負極接在一起作為電池組的負極,這種連接方式稱為電池的并聯(lián),如圖2-12所示。

圖2-12 電池的并聯(lián)
若有n個電動勢為E、內(nèi)阻為r的相同電池并聯(lián),則并聯(lián)電池組的總電動勢E并=E,總內(nèi)阻。
因為并聯(lián)電池組的額定電流為各個電池的額定電流之和,所以并聯(lián)電池組可以提供較大電流。因此,當用電器的額定電流大于單個電池的額定電流時,可采用并聯(lián)電池組供電。例如,當汽車上蓄電池存電不足而使發(fā)動機起動困難時,常用另一個存電充足且額定電壓相同的蓄電池與它并聯(lián)后啟動發(fā)動機,這種應急措施俗稱“幫電”。
但應注意,并聯(lián)電池組雖然可以提供較大電流,但不能提供較高電壓(E并=E),所以,使用時,用電器的額定電壓必須低于單個電池的電動勢。
觀察與思考
電動勢不同的電池可以并聯(lián)使用嗎?為什么?