第5节 分流器 (修订中)
[TOC]
零件和材料
- 计算器（或用于算术的铅笔和纸）
- 6伏电池
- 电阻值介于 1 KΩ 和 100 kΩ 之间的各种电阻器
交叉引用
电路课程，第 1 卷，第 6 章：“分压电路和基尔霍夫定律”
学习目标
- 说明如何使用电压表
- 说明如何使用电流表
- 说明如何使用欧姆表
- 说明如何使用欧姆定律
- 说明如何使用基尔霍夫电流定律 (KCL)
- 说明如何使用分流器设计
原理图，示意图
插图
通常，将两根以上的电线固定在一个端子板螺钉下被认为是不合适的。
在这个插图中，我展示了三根电线连接在这条带上使用的最右边的接线片的顶部螺丝上。
这样做是为了便于证明（电路节点处的电流_求和_）概念，并不代表专业的组装技术。
“自由形式”施工方法的非专业性质不值得进一步评论。
指示
我再一次展示了构建相同电路的不同方法：面包板、端子排和“自由形式”。
尝试所有这些构建格式并熟悉它们各自的优缺点。
从您的电阻器组合中选择三个电阻器，并用欧姆表测量每个电阻器的电阻。
用笔和纸记下这些电阻值，以供您在电路计算中参考。
如图所示，将三个电阻相互并联，并与 6 伏电池相连。
将电阻连接到电池后，用电压表测量电池电压，并在纸上记下这个电压图。
建议在为电阻电路供电时测量电池电压，因为该电压可能与空载条件略有不同。
测量三个电阻中每一个的电压。你注意到了什么？在串联电路中，在任何给定时间，通过所有组件的_电流都是相等的。_
在并联电路中，_电压_是所有元件之间的公共变量。
使用欧姆定律 (I=E/R) 计算通过每个电阻器的电流，然后通过使用数字电流表测量电流来验证该计算值。
将电流表的红色探头放在电阻器的正极 (+) 端相互连接的位置，一次提起一根电阻线，将仪表的黑色探头连接到提升的导线上。
以这种方式，测量每个电阻器电流，同时注意电流的大小和极性。在这些插图中，我展示了一个用于测量通过 R 1的电流的电流表：
测量三个电阻器中每一个的电流，并与之前计算的电流值进行比较。
如图所示连接数字电流表，所有三个指示都应该是正的，而不是负的。
现在，测量总电路电流，将电流表的红色探头保持在电路的同一点，但断开通向电池正极 (+) 侧的导线并将黑色探头接触到它：
注意电流表指示的电流大小和符号。将此数字（代数）添加到三个电阻器电流。
对于类似于基尔霍夫电压定律实验的结果，您注意到了什么？基尔霍夫电流定律是对电路中一个点（节点）处的电流“求和”，就像基尔霍夫电压定律是对串联回路中的电压相加一样：在这两种情况下，代数和都等于零。
该定律在电路的数学分析中也非常有用。与基尔霍夫电压定律一起，它允许我们生成描述电路中多个变量的方程，然后可以使用各种数学技术来求解。
现在将四个电流测量值视为所有正数：前三个表示通过每个电阻器的电流，第四个表示总电路电流，作为三个“分支”电流的正和。每个电阻器（分支）电流是总电流的一小部分或百分比。这就是为什么并联电阻电路通常被称为_分流器_的原因。
断开电池与电路其余部分的连接，并测量并联电阻器的电阻。
您可以读取_任何_单个电阻器端子上的总电阻并获得相同的指示：它将是一个小于任何单个电阻器值的值。
对于电学的新学生来说，这常常令人惊讶，当您将欧姆表连接到一组并联电阻中的_任何一个_时，您会读取完全相同的（总）电阻数字。
但是，如果您从电气共性的角度考虑并联电路中的点，这是有道理的。
所有并联组件都连接在两组电气公共点之间。
由于仪表无法通过直接连接的方式区分彼此的共同点，因此读取一个电阻器上的电阻值就是读取所有电阻器的电阻值。
电压也是如此，这就是为什么可以通过任何一个电阻器读取电池电压，就像直接通过电池端子读取电池电压一样容易。
如果您将电池电压（之前测量的）除以该总电阻值，您应该得到一个与测量值非常匹配的总电流值（I=E/R）。
电阻器电流与总电流之比与总电阻与单个电阻之比相同。
例如，如果一个 10 kΩ 电阻器是总电阻为 1 kΩ 的分流器电路的一部分，则该电阻器将传导 1/10 的总电流，无论总电流值是多少。
电脑模拟
带有 SPICE 节点号的示意图：
SPICE 模拟中的电流表实际上是插入电子流路径中的零电压源。
您会注意到电压源 V ir1 、 V ir2和 V ir3在网表中设置为 0 伏。当电子进入其中一个“虚拟”电池的负极并从正极流出时，电池的电流指示将为正数。
换言之，这些 0 伏电源应被视为电流表，红色探头位于电池符号的长线侧，黑色探头位于短线侧。
网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字）：
分流器
v1 1 0
r1 3 0 2k
r2 4 0 3k
r3 5 0 5k
重要 2 1 直流 0
病毒1 2 3直流0
病毒2 2 4直流0
病毒 3 2 5 直流 0
.dc v1 6 6 1
.print dc i(vitotal) i(vir1) i(vir2) i(vir3)
。结尾
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
运行时，SPICE 将打印一行包含四个电流数字的文本，第一个电流表示总电流为负值，其他三个表示电阻器 R 1、R 2和 R 3的电流。
当代数相加时，一个负数和三个正数将形成零和，如基尔霍夫电流定律所述。
相关练习：
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