串联分压用自己的电阻,并联分流用对侧的电阻。两个公式长得像,分子却不是同一个东西:
分压 U1 = U·R1/(R1+R2),分流 I1 = I·R2/(R1+R2)——分流的分子是 R2,不是 R1。这是电路基础里最经典的记混点。
「零基础过注电·电路」第 3 篇。前两篇解决了参考方向和列方程,这篇做电路化简——把复杂网络变成一个电阻,是解所有电路题的前置动作。
一、串联与并联
串联:电流只有一条通路,各元件电流相同,电压按电阻分配。
R总 = R1 + R2 + … + Rn
并联:各元件两端电压相同,电流按电阻反比分配。
1/R总 = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn
两个电阻并联(考得最多,直接背):
R总 = R1·R2 / (R1 + R2) 积除以和
n 个相同的 R 并联:R总 = R / n
一个顺手的检查办法:并联总电阻一定小于其中最小的那个。算完发现比最小的还大,那肯定算错了。这条能秒掉一半的计算失误。
二、分压(串联)
U1 = U · R1 / (R1 + R2)
U2 = U · R2 / (R1 + R2)
串联时电阻越大,分到的电压越大。电阻大意味着挡得多,直觉上也说得通。
例 1:U = 12V,R1 = 4Ω,R2 = 8Ω 串联,求 R2 两端电压。
U2 = 12 × 8 / (4 + 8) = 8 V
验算:U1 = 12 × 4/12 = 4V,4 + 8 = 12V ✓
三、分流(并联)
I1 = I · R2 / (R1 + R2)
I2 = I · R1 / (R1 + R2)
求 R1 的电流,分子用的是 R2。这不是笔误。并联时电阻小的支路电流大,所以 R1 支路分到的电流比例,等于 R2 在总电阻中占的份额。
并联时电阻越大,分到的电流越小。
例 2:总电流 I = 6A,R1 = 2Ω、R2 = 4Ω 并联,求各支路电流。
I1 = 6 × 4 / (2 + 4) = 4 A R1 小,电流大
I2 = 6 × 2 / (2 + 4) = 2 A R2 大,电流小
两个角度验算:
| 校验方式 | 计算 | 结果 |
|---|---|---|
| 电流相加 | 4 + 2 | = 6 A ✓ |
| 电压一致 | R1: 4×2 = 8V;R2: 2×4 = 8V | 并联电压相同 ✓ |
并联分流是”抢”的关系,电阻小的抢得多,所以求谁的电流要看别人有多强,分子是对侧的电阻。分压是”扛”的关系,电阻大的扛得多,分子是自己的电阻。
四、电桥平衡
四个电阻构成电桥,中间桥支路接检流计:
R1 R2
──/\/\/\──┬──/\/\/\──
│
└── G ── ← 桥支路
│
──/\/\/\──┴──/\/\/\──
R3 R4
平衡条件:
R1 · R4 = R2 · R3 或 R1/R2 = R3/R4
满足时桥支路电流为零,中间那根线可以当断开处理。
这个结论的用处在于:看着复杂的桥式电路,先判断平不平衡。一平衡,直接删掉中间支路,退化成简单的串并联。
五、Y-Δ 变换
三个电阻接成星形(Y)或三角形(Δ),两种接法可以等效互换。
Y → Δ:
R12 = R1 + R2 + R1·R2 / R3
R23 = R2 + R3 + R2·R3 / R1
R31 = R3 + R1 + R3·R1 / R2
Δ → Y:
R1 = R12·R31 / (R12 + R23 + R31)
R2 = R12·R23 / (R12 + R23 + R31)
R3 = R23·R31 / (R12 + R23 + R31)
对称时(最常考):
三个电阻相等: RΔ = 3 · RY 反过来 RY = RΔ / 3
例 3:三个 6Ω 电阻接成 Y 形,求等效 Δ 形的每个电阻。
RΔ = 3 × 6 = 18 Ω
就这一步。对称电路别套完整公式,直接用这个关系。
六、化简技巧:先找等电位点
对称电路里,电位相等的两点之间即使有电阻也没有电流,可以直接删掉,或者把等电位点合并成一个节点。
这是解复杂电阻网络最快的路子,比硬套 Y-Δ 快得多。做题前花十秒看看有没有对称性——有对称性的题,出题人就是想让你用这个技巧。
七、易错点
1. 分流公式用错电阻(头号错误)
求 R1 电流用 R2 做分子。分压用自己的,分流用对侧的。
2. 并联总电阻算成 R1 + R2
并联是积除以和,不是相加。算完用”总电阻小于最小者”检验。
3. 混淆串并联的电压电流规律
串联:电流处处相等,电阻大的电压大
并联:电压处处相等,电阻大的电流小
这两句是反着的,列成表贴墙上比背公式管用。
4. 忽略被短路的电阻
某支路被理想导线(或闭合开关)并联,该支路被短路,电流为零,可以直接删。很多复杂的电路图就是靠一个开关把半张图废掉。
5. 开关改变拓扑后没重新分析
开关一开一合,串并联关系可能完全变了。重新画一遍等效图,别凭印象。
6. Y-Δ 变换后对应关系搞错
Δ 的 R12 对应 Y 的两个端点 1、2 之间的臂。变换前在图上标清楚端点编号,别凭感觉对应。
八、这个考点在画图时对应什么
分流公式 = 分流器和电流互感器
电流表测大电流,表头本身只能过毫安级,解决办法是并联一个很小的电阻(分流器),让绝大部分电流从分流器走,只有极小比例流经表头。这就是分流公式的直接应用——分流器电阻越小,分走的电流越多。
电流互感器同理,只是把电阻换成了匝数比。标注 CT 变比 400/5,就是做了一次分流计算。
电桥 = 电缆故障定位
早年现场测电缆接地或短路故障位置,常用电桥法(Murray 环路法):把故障相和一根完好相在末端短接,首端接成电桥,调节平衡后按电阻比例算故障点距离。
故障距离 = 2L · R1 / (R1 + R2) L 为电缆全长
现在多用脉冲反射仪(TDR),原理不变,电桥法也是理解 TDR 波形的基础。
并联不等于载流量翻倍
两根同规格电缆并联敷设供电,有人直接按”单根载流量 × 2″取值。这是错的,两个原因:
- 散热相互影响:多根并列敷设时有敷设校正系数(GB 50217 载流量修正表),紧贴敷设时系数可能降到 0.8 甚至更低,总载流量明显小于 2 倍
- 电流分配不均:两根电缆长度不完全相等、接头接触电阻有差异,阻抗小的那根会多分电流(就是分流公式),可能单根先过载
所以并联敷设要么降容使用,要么保证型号、长度、敷设方式完全一致并留裕度。分流公式告诉你电流按阻抗分配,不是平均分配——电缆并联、变压器并联、发电机并联运行,是同一条道理。
九、小结
串联分压用自己(U1 = U·R1/(R1+R2)),并联分流用对侧(I1 = I·R2/(R1+R2))。并联总电阻必小于最小者。看到桥式先判平衡,碰到对称先找等电位点,三个相等电阻 Y↔Δ 是 3 倍关系。
十、FAQ
Q:分压和分流公式怎么记住不忘?
记物理规律而不是公式:串联电阻大的扛电压,并联电阻小的抢电流。知道谁大谁小,公式写反了自己能发现——比如分流算出来 R1 小却分得少,立刻知道反了。
Q:三个以上电阻并联怎么算?
两个两个合并,或者用 1/R总 = Σ(1/Ri)。考试里三个以上并联通常设计成等值,直接 R/n。
Q:Y-Δ 变换什么时候用?
出现明显的三角或星形结构、又不能用串并联直接化简时。典型场景:桥式电路不平衡、三相不对称负载。对称时优先用 3 倍关系。
Q:电桥不平衡怎么办?
中间支路有电流,不能删。要么 Y-Δ 变换,要么用节点电压法(第 2 篇的方法)列方程。
Q:理想导线并联的电阻怎么处理?
被短路,电流为零,直接删掉该支路。同理,理想电流表串在电路中相当于短路(内阻为零),理想电压表并联相当于开路(内阻无穷大)——看图时先把表计处理掉再化简。
Q:这一篇对应考试多少分?
电阻网络的等效化简是「电路与电磁场」(18 题 × 2 分 = 36 分)里最基础的送分题,通常出现在前几题。这类题要快,给后面的暂态、三相留时间。30 秒解不出来先跳。
系列归属:【零基础过注电·电路】第 3 篇 | 上一篇:基尔霍夫定律 KCL/KVL | 下一篇:戴维南与诺顿定理
依据:注册电气工程师基础考试大纲,下午场「电路与电磁场」模块。教材版本以当年官方公布为准。
发布者:电社,转发请注明出处:dian-she.cn