並聯電阻:分流

1·預測

兩個電阻器並聯(並排)連接在 6 V 電池上,因此兩者都能看到完整的電池電壓。如果增加第二個電阻的值,從電池汲取的總電流會增加還是減少?

2·設定

  1. 開啟 parallel-resistors 預設並按下 Reset。 R1=100Ω是固定的;電池為兩個支路提供 6 V 電壓。
  2. 啟用電阻器和電池上的電流讀數。
  3. 設定每次試驗的 R2 值並記錄從電池汲取的總電流。

3·收集數據

電阻R2 (Ω)等效電阻R_p (Ω)總電流 I_total (A)
100.00
150.00
200.00

針對三次試驗,繪製總電流I_total(Y軸)相對1/R2(x軸)的關係圖。

4·分析

  1. 對於一次試驗,計算 R_p = 1/(1/R1 + 1/R2),然後使用 E = 6 V、R1 = 100 Ω,計算 I_total = E/R_p。與表比較。也要驗證 I_total = E/R1 + E/R2 給出相同的答案。
  2. 無論 R2 如何,R1 的支路電流都固定在 E/R1 = 0.06 A。解釋為什麼每個並聯支路的電流只取決於其自身的電阻,而不取決於其他支路的電阻。

5·擴展

  1. 家庭插座是並聯而非串聯接線,因此每個電器都能獨立獲得完整的120 V(或230 V)電壓。請解釋為什麼對於一個有多個可獨立開關電器的家庭來說,串聯接線是不切實際的。
  2. 並聯組合的等效電阻始終小於任一單獨電阻器。解釋為什麼添加第二條電流路徑只能使電荷流動更容易(而不是更困難)。

這個實驗背後的物理原理

並聯電阻

並聯電阻依倒數組合:1/R_p = 1/R1 + 1/R2。每個分支都會看到完整的源電壓並獨立地汲取自己的電流,對於該分支而言,I = V/R。

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