串联电路基础知识、特性、应用、KVL、分压器
串联电路基础知识、特性、应用、KVL、分压器电子学是一门令人着迷的学科。我们在日常生活中使用无数的电子设备、电器和小工具。如果你想了解电子产品，无论是自己设计产品还是安装或维修它们，你都必须从电气系统、电路能量和功率的基础知识开始。一个这样的基本概念是串联电路（另一个是并联电路）。如果您学习串联和并联电路的基础知识，您可以轻松地处理大型复杂电路。在本指南中，我们将详细探讨串联电路、基尔霍夫电压定律 (KVL) 和分压器概念。什么是串联电路？从前面的教程中我们已经知道，电路是能量源（电压或电流源）、一些元件（电阻器、电容器等）和连接它们的金属导体的组合。电流从能源（例如电池）通过导体流向负载（例如灯泡，本质上是电阻器），灯泡就会发光。如果我们有两个或更多灯泡怎么办？我们如何将它们连接到单个电池？有几种基本方法可以将两个或多个电子元件连接到一个能源。它们是：串联和并联。您还可以将这两种类型组合起来制作复杂的电路，但这两种是主要的。在串联电路中，我们以“串联”方式将所有组件背靠背连接。我们也以灯泡和电池为例。由于灯泡有两条腿（或端子或触点），我们将第一个灯泡的第二条腿连接到第二个灯泡的第一条腿。然后，我们继续这个操作，即第二个灯泡的第二条腿到第三个灯泡的第一条腿，依此类推。最后，我们将第一个灯泡的第一脚和最后一个灯泡的第二脚连接到电池。这是串联电路最简单的解释。借助下面的电路图，您可以轻松清楚地理解。在这个例子中，我们有一个电池和四个灯泡，所有灯泡都与电池“串联”。串联电路的特性让我们了解与串联电路相关的规则。为此，我们将使用电阻器作为电路元件，因为它们是最简单的。假设有一个具有三个串联电阻的电压源。电路中电流流动的路径只有一条。由于只有一条电流路径，因此相同的电流流过串联电路的所有组件。例如，如果电路中的电流为 I，则流经所有电阻器 R 1、R 2和 R 3的电流也为 I。因此，如果 I R1是流过 R 1 的电流，I R2是流过 R 2 的电流，I R3是流过 R 3 的电流，则I = I R1 = I R2 = I R3接下来，串联电路中所有组件的电压降之和等于源电压。如果VR1、VR2和VR3分别是 R 1、R 2和 R 3两端的电压降，V 是电源电压（或源电压），则V = V R1 + V R2 + V R3根据欧姆定律，我们知道元件两端的电压降等于流过该元件的电流与其电阻的乘积。V = I × R我们可以将此定律应用到上述电路中。V = V R1 + V R2 + V R3但根据欧姆定律，V R1 = I R1 × R 1、V R2 = I R2 × R 2且 V R3 = I R3 × R 3将它们代入上面的等式中，我们得到V = I R1 × R 1 + I R2 × R 2 + I R3 × R 3但串联电路中的电流是相同的。所以，I R1 = I R2 = I R3 = IV = I × R 1 + I × R 2 + I × R 3V = I × (R 1 + R 2 + R 3 )为了方便起见，我们假设 V 是电源电压，I 是电路中的总电流，R 是电路的总电阻。然后，V = I × R = I × (R 1 + R 2 + R 3 )所以，R = R 1 + R 2 + R 3串联电阻的总电阻等于各个电阻的总和。不同元件串联组合现在让我们看看串联的不同组件的等效值。串联电阻我们已经看到了串联电阻的结果。等效电阻等于各个电阻之和。R EQ = R 1 + R 2 + R 3串联电容器串联电容器略有不同。如果C EQ是三个串联电容器C 1、C 2和C 3的等效电容，则1/C EQ = 1/C 1 + 1/C 2 + 1/C 3串联电感最后，我们有电感器。这又与电阻器相同，即；总电感等于各个电感的总和。L EQ = L 1 + L 2 + L 3分压器电气和电子电路中的一个重要概念是分压器。我们知道，串联电路元件两端的压降等于其各自电阻与流过其的电流的乘积。假设我们有两个串联的电阻器 R 1和 R 2 ，如下图所示。这里，V 是电源电压，VR1和VR2分别是R 1和R 2上的电压降。结合欧姆定律和串联电路的特性，我们得到V = I × R = V R1 + V R2 = I×R 1 + I×R 2现在，如果我们计算第二个电阻器R2两端的电压，V R2 = V × R 2 / (R 1 + R 2 )这里，从上式我们可以了解到，第二电阻R2两端的电压是输入电源电压的一部分。由于该电路本质上是在两个电阻之间分配输入电压，因此该电路被称为分压器或分压器电路。这是提供比电源电压低的电压的重要技术。例如，如果我们想连接5V和3.3V设备（例如Arduino和蓝牙模块），我们使用这样的分压器将Arduino的5V降低到3.3V。基尔霍夫电压定律考虑前面三个电阻器与电源串联的示例。这三个电阻器上的电压降之和等于电源电压。V S = V R1 + V R2 + V R3通过重新排列上面的方程，我们得到，V S V R1 V R2 V R3 = 0这称为基尔霍夫电压定律或简称为 KVL。根据KVL，闭环中所有电压的代数和为零。串联电路的应用串联电路的一个重要应用是我们在家中用于装饰的节日灯。它由几个串联连接到主电源的灯泡组成。由于每个灯泡都有一定的电压降，我们必须仔细设计串联灯泡，使所有灯泡都有足够的电压。根据前面的解释，我们知道串联连接中电流只有一条路径，并且流过所有灯泡的电流相同。因此，这些系列灯泡的问题是，如果任何一个灯泡出现故障，整组灯泡都不会亮。串联连接的另一个有用的应用是串联电池连接。我们知道在串联电路中；总电压是各个电压的总和。因此，我们将两个电池串联，然后我们得到电池电压之和的输出。例如，您有两节 12V 电池。如果将它们串联，那么您就可以使用 24V 电源。结论串联电路是基本电路之一。它只是所有组件的背靠背连接，因此电流只有一条路径流动。我们看到了使用灯泡和电阻的基本串联电路以及串联电路的特性。之后，我们看一下与串联相关的两个重要概念：分压器和基尔霍夫电压定律（KVL）。最后，我们看到了串联电路的几个重要应用。
