【元器件学习笔记—电阻】（5）——电阻串联电路

电阻串联和并联电路

        任何复杂的电路经过各种等效和简化后都可以归纳为两种电路：一是串联电路， 二是并联电路。

电阻串联电路

       下图所示是电阻串联电路，电路中只有电阻器，没有其他的元器件，所以称为纯电阻器电路。电路中，电阻 R1 和 R2 的引脚头尾相连，这种连接方式称为串联，从而构成两个电阻的串联电路，+V 是该电路中的直流工作电压。

        1、电阻串联电路中总电阻愈串愈大

        电阻串联电路中，串联后的总电阻等 于各参与串联电阻器的阻值之和，即总电阻 R=R1+R2+R3+… 。

        由此可见，电阻串联后的总电阻会增大，即电阻串联越多，电路总的电阻就越大。

        例如：

        利用电阻串联电路的阻值相加特性，可以进行故障检修中的应急处理。例如，需要一只 3kΩ 的电阻器，而手上没有这一阻值的电阻器，但有1kΩ和2kΩ的电阻器， 将这两只电阻器串联后就能得到所需要的 3kΩ 电阻器。

        2、电阻串联电路中电流处处相等

        在串联电路中，流过电阻 R1 的电流是 ，流过电阻 R2 的电流是 ，串联电路中 总的电流是 I，如图 2-47 所示，根据节点电流定律可知，流过各串联电阻的电流相等，且等于串联电路中的总电流，即 I==。 

        如果电路中有 3 只或更多的电阻器相串联，流过各电阻器的电流也都是相等的，且也等于串联电路中的总电流。

        当电源电压 +V 大小保持不变时，若串联电路中总的电阻在增大，则电路中总的电流 将减小，流过串联电路中各电阻的电流也将减小。

        电阻串联电路的这一电流特性揭示了这样的一个特性：串联电路中，各电阻器要么同时 有电流流过，电路中有电流流动；要么各串联电阻器中都没有电流流过，电路中没有电流的 流动。

        这一电流特性可用水流来比喻。 

        串联电路电流处处相等特性适合于各种元器件构成的串联电路，利用这一特性，在知道串联电路中流过一个元器件的电流特性后，就能知道串联电路中其他元器件中的电流特性。

        3、电阻串联电路电压降特性

        根据欧姆定律可知，电阻上的电压等于该电阻的阻值与流过的电流之积，即 U=IR。在串联电路中，各电阻器上的电压降之和等于加到这一串联电路上的电源电压。

        例如，由 3 只电阻构成的串联电路接在直流电压为 3V 的电源上，3 只电阻上的电压降之和等于 3V，如下图所示。

        了解串联电路的电压特性对串联电路 故障的检修有益，有如下两个方便之处。

        （1）电路故障检修中，测量电压比测量电流方便许多。测量电流时要断开电路，再串入万用表的表棒，而测量电压不需要 断开电路，直接将两支表棒并联在电阻器重要提示两端即可。如果需要测量流过串联电路中某一只电阻器 R1 的电流时，两支表棒直接接触 R1 的两根引脚进行电压测量，再除以该电阻器的阻值即可得到流过该电阻的电流值。

        （2）如果测量到串联电路中某个电阻 器上的电压为 0V，同时直流电源电压正常，就可以说明串联电路中没有电流，存在开路故障，如下图所示。反之，若测量到某个电阻器上有电压，说明这一串联电路工作基本正常。用这种测量电阻器 两端电压的方法检查串联电路是否开路相当方便。

        在电阻串联电路中，当其中某个电阻器的阻值远小于其他电阻器的阻值时（一般10倍差距），该电阻器的作用在电路分析中可以忽略不计。为了便于理解这一点，可以将该电阻器视为短路，即可以看成该电阻器两根引脚之间被一根电阻为零的导线接通，这样，串联电路中就只有电阻值大的那只电阻器存在。

电路串联电路故障处理

        1、串联电路中短路特征

        下图是串联电路短路示意图。电路中，原来电阻 R1 和 R2 串联，现在电阻 R2 被短路， 这时串联电路中会发生下列一些变化。

        （1）在电阻 R2 短路后，串联电路中只有电阻 R1 的存在，此时电路的总电阻值减小， 等于电阻 R1 的阻值。

        （2）由于电路中的直流工作电压 +V 大 小没有变化，而串联电路的总电阻减小了， 所以串联电路在电阻 R2 短路后电流会增大。电路中电流增大量的多少与被短路电阻 R2 的阻值有关，如果 R2 的阻值比较大，短路后串联电流中的电流增大量就比较大，这会造成电源 +V 的过电流（简称过流），当电源 +V 无法承受过大的电流时，电源就有被烧 坏的危险。所以，串联电路中短路现象是有害的。

        同时，由于增大的电流也流过了串联电路中的其他电阻器（如流过 R1），也会对其他电阻器造成过流，也存在损坏其他电阻器的危险。

        （3）串联电路中，如果测量时发现流过某元器件的电流增大了，说明串联电路中存在短路现象。由于串联电路中某个电阻短路后电流会增大，这样，流过串联电路中其他电阻器的电流也将会增大，其他电阻器上的电压降就会增大。

        2、串联电路中开路特征

        下图是串联电路开路示意图。电阻串联电路发生开路现象时，无论串联电路中的哪个环节出现了开路，电路都将表现为一种现象，即电路中没有电流的流动，这是开路故障的特征。

        串联电路中，一般情况下开路故障对电路的危害不大。但是，对于负载回路的开路，有 时因为负载开路导致负载的驱动电路电压升高，造成驱动电路出现故障。

        2、电阻串联电路故障检查方法

        （1）开路故障检查方法。

        下图所示是两只电阻串联电路。如果这一电路工作在直流电路中，用万用表直流电压挡测量 R1 两端的电压（两支表棒分别接在 R1 两根引脚上），便能知道电路是否存在开路故障。

        如果这一电阻串联电路是工作在交流电路中的，那么将万用表改成毫伏表的交流挡测量 R1 两端的交流电压。使用数字式万用表的交流电压挡也能进行交流电路中的交流电压测量。

如果流过 R1 和 R2 的电流是交流电流，是不能用万用表的直流电压挡测量的，用指针式万用表的交流电压挡也不能测 50Hz 之外的交流电压，因为指针式万用表的交流电压挡是专门针对 50Hz 交流 电设计的。

        （2）短路故障检查方法。

        理论上讲，检查电阻串联电路的短路故障也可以用上述测量 R1 两端电压的方法，如果 R1 两端的电压比正常值高，在电压 +V 没有增大时可以说明电阻串联电路中存在短路故障，因为只有串联电路中存在短路才会使电路中电流增大，使 R1 两端的电压增大。

        但是，上述串联电路短路故障检查存在一个问题， 就是必须要知道 R1 两端的正常电压是多少，否则无法判断电路中的电流是不是增大了。所以这一检查方法还存在着不足之处。

        因此检查电阻器短路故障最好的方法是测量电阻器的阻值，如果阻值为零，说明已短路，否则也排除了该电阻器短路的可能性。 

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