串聯(lián)電路基礎(chǔ)知識、特性、應(yīng)用、KVL、分壓器

串聯(lián)電路基礎(chǔ)知識、特性、應(yīng)用、KVL、分壓器電子學(xué)是一門令人著迷的學(xué)科。我們在日常生活中使用無數(shù)的電子設(shè)備、電器和小工具。如果你想了解電子產(chǎn)品，無論是自己設(shè)計產(chǎn)品還是安裝或維修它們，你都必須從電氣系統(tǒng)、電路能量和功率的基礎(chǔ)知識開始。一個這樣的基本概念是串聯(lián)電路（另一個是并聯(lián)電路）。如果您學(xué)習(xí)串聯(lián)和并聯(lián)電路的基礎(chǔ)知識，您可以輕松地處理大型復(fù)雜電路。在本指南中，我們將詳細(xì)探討串聯(lián)電路、基爾霍夫電壓定律

(KVL)和分壓器概念。什么是串聯(lián)電路？從前面的教程中我們已經(jīng)知道，電路是能量源（電壓或電流源）、一些元件（電阻器、電容器等）和連接它們的金屬導(dǎo)體的組合。電流從能源（例如電池）通過導(dǎo)體流向負(fù)載（例如燈泡，本質(zhì)上是電阻器），燈泡就會發(fā)光。如果我們有兩個或更多燈泡怎么辦？我們?nèi)绾螌⑺鼈冞B接到單個電池？有幾種基本方法可以將兩個或多個電子元件連接到一個能源。它們是：串聯(lián)和并聯(lián)。您還可以將這兩種類型組合起來制作復(fù)雜的電路，但這兩種是主要的。在串聯(lián)電路中，我們以“串聯(lián)”方式將所有組件背靠背連接。我們也以燈泡和電池為例。由于燈泡有兩條腿（或端子或觸點），我們將第一個燈泡的第二條腿連接到第二個燈泡的第一條腿。然后，我們繼續(xù)這個操作，即第二個燈泡的第二條腿到第三個燈泡的第一條腿，依此類推。最后，我們將第一個燈泡的第一腳和最后一個燈泡的第二腳連接到電池。這是串聯(lián)電路最簡單的解釋。借助下面的電路圖，您可以輕松清楚地理解。在這個例子中，我們有一個電池和四個燈泡，所有燈泡都與電池“串聯(lián)”。串聯(lián)電路的特性讓我們了解與串聯(lián)電路相關(guān)的規(guī)則。為此，我們將使用電阻器作為電路元件，因為它們是最簡單的。假設(shè)有一個具有三個串聯(lián)電阻的電壓源。電路中電流流動的路徑只有一條。由于只有一條電流路徑，因此相同的電流流過串聯(lián)電路的所有組件。例如，如果電路中的電流為

I，則流經(jīng)所有電阻器R

1、R

2和

R

3的電流也為

I。因此，如果

I

R1是流過R

1的電流，I

R2是流過

R

2的電流，I

R3是流過

R

3的電流，則I=I

R1

=I

R2

=I

R3接下來，串聯(lián)電路中所有組件的電壓降之和等于源電壓。如果VR1、VR2和VR3分別是R

1、R

2和

R

3兩端的電壓降，V是電源電壓（或源電壓），則V=V

R1

+V

R2

+V

R3根據(jù)歐姆定律，我們知道元件兩端的電壓降等于流過該元件的電流與其電阻的乘積。V=I×R我們可以將此定律應(yīng)用到上述電路中。V=V

R1

+V

R2

+V

R3但根據(jù)歐姆定律，V

R1

=I

R1

×R

1、V

R2

=I

R2

×R

2且

V

R3

=I

R3

×R

3將它們代入上面的等式中，我們得到V=I

R1

×R

1

+I

R2

×R

2

+I

R3

×R

3但串聯(lián)電路中的電流是相同的。所以，I

R1

=I

R2

=I

R3

=IV=I×R

1

+I×R

2

+I×R

3V=I×(R

1

+R

2

+R

3

)為了方便起見，我們假設(shè)

V是電源電壓，I是電路中的總電流，R是電路的總電阻。然后，V=I×R=I×(R

1

+R

2

+R

3

)所以，R=R

1

+R

2

+R

3串聯(lián)電阻的總電阻等于各個電阻的總和。不同元件串聯(lián)組合現(xiàn)在讓我們看看串聯(lián)的不同組件的等效值。串聯(lián)電阻我們已經(jīng)看到了串聯(lián)電阻的結(jié)果。等效電阻等于各個電阻之和。R

EQ

=R

1

+R

2

+R

3串聯(lián)電容器串聯(lián)電容器略有不同。如果C

EQ是三個串聯(lián)電容器C

1、C

2和C

3的等效電容，則1/C

EQ

=1/C

1

+1/C

2

+1/C

3串聯(lián)電感最后，我們有電感器。這又與電阻器相同，即；總電感等于各個電感的總和。L

EQ

=L

1

+L

2

+L

3分壓器電氣和電子電路中的一個重要概念是分壓器。我們知道，串聯(lián)電路元件兩端的壓降等于其各自電阻與流過其的電流的乘積。假設(shè)我們有兩個串聯(lián)的電阻器

R

1和

R

2，如下圖所示。這里，V是電源電壓，VR1和VR2分別是R

1和R

2上的電壓降。結(jié)合歐姆定律和串聯(lián)電路的特性，我們得到V=I×R=V

R1

+V

R2

=I×R

1

+I×R

2現(xiàn)在，如果我們計算第二個電阻器R2兩端的電壓，V

R2

=V×R

2

/(R

1

+R

2

)這里，從上式我們可以了解到，第二電阻R2兩端的電壓是輸入電源電壓的一部分。由于該電路本質(zhì)上是在兩個電阻之間分配輸入電壓，因此該電路被稱為分壓器或分壓器電路。這是提供比電源電壓低的電壓的重要技術(shù)。例如，如果我們想連接5V和3.3V設(shè)備（例如Arduino和藍(lán)牙模塊），我們使用這樣的分壓器將Arduino的5V降低到3.3V?；鶢柣舴螂妷憾煽紤]前面三個電阻器與電源串聯(lián)的示例。這三個電阻器上的電壓降之和等于電源電壓。V

S

=V

R1

+V

R2

+V

R3通過重新排列上面的方程，我們得到，V

S

–V

R1

–V

R2

–V

R3

=0這稱為基爾霍夫電壓定律或簡稱為

KVL。根據(jù)KVL，閉環(huán)中所有電壓的代數(shù)和為零。串聯(lián)電路的應(yīng)用串聯(lián)電路的一個重要應(yīng)用是我們在家中用于裝飾的節(jié)日燈。它由幾個串聯(lián)連接到主電源的燈泡組成。由于每個燈泡都有一定的電壓降，我們必須仔細(xì)設(shè)計串聯(lián)燈泡，使所有燈泡都有足夠的電壓。根據(jù)前面的解釋，我們知道串聯(lián)連接中電流只有一條路徑，并且流過所有燈泡的電流相同。因此，這些系列燈泡的問題是，如果任何一個燈泡出現(xiàn)故障，整組燈泡都不會亮。串聯(lián)連接的另一個有用的應(yīng)用是串聯(lián)電池連接。我們知道在串聯(lián)電路中；總電壓是各個電壓的總和。因此，我們將兩個電池串聯(lián)，然后我們得到電池電壓之和的輸出。例如，您有兩節(jié)

12V電池。如果將它們串聯(lián)，那么您就可以使用24V電源。結(jié)論