系列直流电路练习答题纸

在这个电路中，三个电阻从一个源接收到相同的电流(4安培)。计算每个电阻器“下降”的电压，以及每个电阻器耗散的功率:

灯泡的亮度——或任何负载耗散的功率——可以通过在电路中插入可变电阻而改变，如下所示:

然而，这种电力控制方法并非没有缺点。考虑一个例子，电路电流为5安培，可变电阻为2Ω，灯在其两端降低20伏特电压。计算灯具耗散的功率、可变电阻耗散的功率、电压源提供的总功率。然后，解释为什么这种权力控制方法并不理想。

一种现代的电力控制方法包括插入一个快速操作的开关与电气负载在一起，随着时间的推移非常迅速地打开和关闭电源。通常，固态器件，如晶体管使用:

与实际的脉冲控制电源电路相比，这个电路大大简化了。为了简单起见，只显示了晶体管(而不是命令它打开和关闭的“脉冲”电路)。所有你需要知道的是晶体管的工作原理就像一个简单的事实,单刀单掷开关(SPST),除了它是由电流控制而非机械力,而且它能够开关每秒数百万次没有磨损或疲劳。

如果晶体管的脉冲开关速度足够快，灯泡的功率变化就可以像用可变电阻控制一样平滑。然而，当使用快速开关晶体管来控制电源时，与使用可变电阻来完成相同的任务时，所浪费的能量非常少。这种方式的电力控制通常称为脉冲宽度调制,或脉宽调制．

解释为什么PWM功率控制比使用串联电阻控制负载功率更有效。

学习数学分析电路需要大量的学习和实践。通常情况下，学生通过做大量的例题并对照课本或老师提供的答案进行练习。虽然这很好，但还有更好的方法。

你会学到更多建立和分析实际电路让你的测试设备来提供“答案”，而不是书本或其他人。对于成功的电路构建练习，遵循以下步骤:

1. 在电路建造前仔细测量和记录所有元件的值。
2. 画出待分析电路的原理图。
3. 在面包板或其他方便的介质上仔细地构造这个电路。
4. 检查电路构造的准确性，沿着每根电线到每一个连接点，并在图上逐个验证这些元件。
5. 对电路进行数学分析，求出所有的电压、电流等值。
6. 仔细测量这些量，以验证你分析的准确性。
7. 如果有任何实质性的错误(大于几个百分点)，仔细检查你的电路结构与图表，然后仔细地重新计算值和重新测量。

避免电阻值过高或过低，避免仪表“负载”造成的测量误差。我推荐电阻在1 kΩ和100 kΩ之间，除非，当然，电路的目的是说明仪表负载的效果!

节省时间和减少出错可能性的一种方法是，从一个非常简单的电路开始，然后在每次分析后逐步添加组件以增加其复杂性，而不是为每个实践问题构建一个全新的电路。另一种节省时间的技术是在各种不同的电路配置中重复使用相同的组件。这样，您就不必重复度量任何组件的值。

三个串联电阻的总电阻计算公式如下:

用代数方法处理这个方程，以求解其中一个串联电阻(R₁)的另两个串联电阻(R₂和R_3.)和总阻力（R）。换句话说，写一个公式来解R₁用其他变量表示。

确定哪些电路是系列电路(可能显示不止一个!):

大多数手电筒使用多个1.5伏的电池为额定电压为几伏的灯泡供电。画一个示意图，说明如何连接多个电池，以达到总电压大于任何一个电池的单独电压。

一个技术人员想给一个24伏的马达充电，但是缺少一个24伏的电池。相反，她可以使用几个“电源”单元，将120伏特的交流电源从电源插座转换为低压直流电源，在0到15伏特范围内可调。每一个电源都是一个带有电源线、电压调节旋钮和两个输出端子的盒子，用于连接它产生的直流电压:

画一幅该技师如何使用电源为24伏电机通电的图片。

灯泡在这条电路中接受了多少电压?解释你的答案。

另外，确定灯泡电压的极性(用“”和“-”标记)。

灯泡在这条电路中接受了多少电压?解释你的答案。

另外，确定灯泡电压的极性(用“”和“-”标记)。

以原理图的形式重新画出这个电路:

假设我把两个电阻串联起来，像这样:

如果欧姆表连接在这两个串联电阻的组合上，您希望欧姆表显示多少电阻？

解释你的答案背后的原因，并尝试对所有串联电阻的组合作出概括。

如果三个6伏的灯泡连接到一个6伏的电池上会发生什么?它们的亮度与一个6伏的灯泡连接6伏的电池相比如何?

定性比较电路中三个灯泡的电压和电流(假设三个灯泡完全相同):

逐步解释，如何计算通过串联电路中每个电阻的电流(I)，以及每个电阻降低的电压(V):

发光二极管,领导是一种坚固而高效的光源。它们比白炽灯坚固得多，效率也高得多，而且它们的开关速度也快得多，因为内部没有需要加热或冷却的灯丝:

LED是低压设备，通常额定值在最大1.5至2伏DC的范围内。单个二极管通常也会产生低电流，每个约20毫安。问题是，如何从典型的电子电源（可能输出24伏DC或更高）操作LED？

答案是使用a系列电阻下降：

对额定1.7伏特和20毫安的LED和额定24伏特的电源电压，计算串联降压电阻的必要电阻值和最小额定功率。

计算从15伏直流电源运行1.6伏20毫安LED所需的串联“下降”电阻值。此外，计算运行时电阻消耗的功率。

R = P_R＝

计算从34伏直流电源操作1.8伏，20毫安LED所需的“下降”电阻值。同时，计算电阻器工作时耗散的功率。

R = P_R＝

假设一个电加热器，只不过是一个大电阻器，当直接连接到110伏电源时，耗散了500瓦的功率:

现在假设完全相同的加热器连接到一根长双线电缆的一端，然后再连接到相同的110伏电源。假设电缆内的每根导线的端到端电阻为3欧姆，加热器将消耗多少功率？

这里所示的电路通常被称为电路分压器．计算以下两对端子上的电压降，通过每个电阻的电流，以及9伏电池的总电阻ßeen的个数:

•端子2和3之间的电压=

•端子4和5之间的电压=

•端子6和7之间的电压=

•端子6和8之间的电压=

•端子4和8之间的电压=

•端子2和8之间的电压=

•通过每个电阻器的电流=

•R_总计＝

你能想到这种电路的任何实际应用吗?

当开关从1号开关开始，到3号开关结束，依次接通时，电路中会发生什么情况？

描述连续关闭这三个开关将如何影响：

•电池“看到”的电路电阻总量

•从电池中获得的总电流

•通过每个电阻的电流

•每个电阻器上的电压降

另外，为电路中第四个电阻的存在提供一个安全相关的理由，在电路的左侧(没有被任何开关绕过)。

完成此回路的值表：

完成此回路的值表：

在串联电路中，关于电压、电流、电阻和功率的数量，可以规定某些一般规则。用你自己的话来表达这些规则：

在串联电路中，电压…

“在串联电路中，电流…”

“在串联电路中，电阻…”

“在串联电路中，电源……”

对于每一条规则，解释一下为什么这是真的。

预测该电路中的所有测试点电压（在每个测试点和接地之间测量）将如何因以下故障而受到影响。独立地考虑每个故障（即一次一次，没有多个故障）：

•电阻R₁未开放:

•电阻R₂未开放:

•电阻R_3.未开放:

•焊桥(短)过电阻R₂：

对于每一种情况，请解释为什么由此产生的影响将会发生。

一个学生正在解决一个双电阻分压器电路的故障，他使用一个表格来记录他的测试测量结果和结论。表格列出了电路中所有的元件和导线，这样学生就可以在每次连续的测量中记录它们的已知状态:

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 电线4/-

在开始排除故障之前，学生被告知R上没有电压₂．因此，表的第一个条目看起来像这样:

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 电线4/- VR2=0伏

根据这些数据，学生确定可能导致这种情况发生的错误，并在表格中用字母作为符号标记每种可能的错误。这里的假设是电路中只有一个故障，它要么是完全断路(断开)，要么是直接短路:

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 电线4/- VR2=0伏 O O O O 年代 O

“O”代表可能的“开”故障，而“S”代表可能的“短路”故障。

接下来，学员测量端子1和4之间的电压，获得完整的6伏读数。表中还记录了这一点，以及有关所有导线和部件状态的一些更新结论：

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 电线4/- VR2=0伏 O O O O 年代 O V1−4= 6 V 好吧 好吧 O O 年代 好吧

在这之后，学生测量端子1和2之间(通过电阻R₁)，并获得0伏的读数。根据最后一段数据填写表格：

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 电线4/- VR2=0伏 O O O O 年代 O V1−4= 6 V 好吧 好吧 O O 年代 好吧 VR1=0伏

该分压器电路有一个问题：端子7和8之间没有电压输出。

一位技术人员用伏特计进行了几次测量，并在最左边的一栏中按时间顺序从上到下记录下来:

测量 巴特 ( )/1 R1 2/3 R2 4／5 R3. 6／7 R4 8 / (-) V1−8= 6 V V1−5=0伏 V5−7= 6 V

用三个不同符号中的一个填充此表的所有单元格，表示每个元件或导线的状态（用斜线分隔的数字表示连接这些端子的导线）：

•O为“开放”错误

•年代因为“短”错误

•好吧没有错

您应假设此电路中只有一个故障，它是完全断开（开路）或直接短路（零电阻）。完成表格后，评估是否可以从迄今为止记录的数据中知道确切的故障。如果不是，则建议进行下一次逻辑电压测量。