DC电路系列练习工作表与答案

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其缺点。考虑一个示例，电路电流为5放大器，可变电阻为2Ω，灯泡在其端子上落入20伏电压。计算灯散发的功率，通过可变电阻消耗的功率，以及由电压源提供的总功率。然后，解释为什么这种功率控制方法不理想。

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:

该电路从真实脉冲控制电源电路的大大简化了。仅示出晶体管（而不是“脉冲”电路，以便简单起见。所有您需要注意的是晶体管像一个简单的单极单掷（SPST）开关一样操作，除了它由电流而不是机械力控制，并且它能够每秒开启和关闭数百万次，无需磨损或疲劳。

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， 或者脉宽调制．

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。

学习数学地分析电路需要很多研究和实践。通常，学生通过通过大量的样本问题进行练习，并针对教科书或教师提供的人的答案。虽然这很好，但有更好的方法。

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. 绘制要分析的电路的示意图。
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. 数学地分析电路，解决电压，电流等的所有值。
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。

避免非常高且极低的电阻值，以避免由仪表“加载”引起的测量误差。我建议在1kΩ和100kΩ之间建议电阻，除非当然，电路的目的是说明仪表加载的效果！

一种方式可以节省时间并减少错误的可能性是以非常简单的电路开始，逐步添加组件以增加其在每个分析后的复杂性，而不是为每个实践问题构建全新电路。另一种节省的技术是在各种不同电路配置中重新使用相同的组件。这样，您不必多次测量任何组件的值。

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.)和总电阻(R)。换句话说，写出一个解R的公式₁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:

画一幅图画，这个技术人员可能如何使用电源供应，以激励24伏的马达。

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)。

以示意图的形式重新绘制此电路：

假设我彼此串联连接两个电阻，如下所示：

如果通过这两个串联电阻的组合连接，你期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伏灯泡连接，如图6伏电池所示，会发生什么？它们的亮度如何与单个6伏电灯泡连接到6伏电池？

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,引领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是低压器件，通常额定最大直流电压为1.5至2伏。单个二极管通常也会产生低电流，每个二极管大约20毫安。问题是，你如何操作一个LED从一个典型的电子电源，可能输出24伏或更多的直流?

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伏直流电源操作1.6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＝

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个长的两线电缆的一端，然后连接到相同的110伏电源。假设电缆内的每个导体端到端电阻为3欧姆，那么加热器将耗散多少功率?

这里所示的电路通常称为a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=

通过每个电阻的电流=

•R_全部的＝

你能想到这种电路的任何实际应用吗?

当开关依次打开(从1号开关开始，到3号开关结束)时，电路中会发生什么?

描述这三个开关的连续闭合将如何影响:

•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

•通过每个电阻的电压降

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)。

完成此电路的值表:

完成此电路的值表:

在串联电路中，关于电压、电流、电阻和功率的数量，可以说明某些一般规则。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。．。“

对于这些规则中的每一个，解释为什么是真的。

预测电路中所有测试点的电压(在每个测试点和地之间测量的)将如何受到以下故障的影响。独立考虑每一个故障(即一次一个，不能有多个故障):

•电阻R₁失败开放：

•电阻R₂失败开放：

•电阻R_3.失败开放：

•焊接桥（短）过去电阻r₂：

对于这些条件中的每一个，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 线4 / -

在开始故障排除之前，学生被告知没有r的电压₂．因此，第一个进入表中的位置如下所示：

测量了 电池 线/ 1 R1 线2/3 R2 线4 / - VR2.V = 0

基于此数据，学生然后确定可能导致这种情况发生的可能性，这会使用作为符号的字母标记表中的每种可能性。这里的假设是电路中只有一个故障，并且它是完整的断裂（打开）或直接短路：

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

“o”象征着可能的“打开”故障，而“S”象征着可能的“短路”故障。

接下来，学生测量端子1和4之间，获得完整的6伏读数。这也被记录在表格中，以及一些关于所有电线和组件状态的更新结论:

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

在这之后，学生测量端子1和2之间(通过电阻R₁)，则读数为0伏。根据最后一条数据完成表格:

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

这个分压器电路有一个问题:在端子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 棉絮 () / 1 R1 2／3 R2 4／5 R3. 6／7 R4 8 /（ - ） V1−8= 6 V V1−5V = 0 V5−7= 6 V

用三个不同的符号填入表格的所有单元格，表示每个组件或线路的状态(用斜线分隔的数字表示连接这些终端的线路):

•O为“开放”错误

•年代对于“短”故障

•好的没有错

你要假设这个电路只有一个故障，它要么是完全断路(断开)，要么是直接短路(零电阻)。在完成该表后，评估是否可以从迄今记录的数据中知道确切的故障。如果没有，建议下一个逻辑电压测量采取。