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Electrical · real student question

12 V 电源在两个并联电阻上驱动出 4 A 的总电流,其中一个电阻 R1 = 6 Ω,求 R2 的阻值。

Question

一个 12 V12\ \text{V} 电源在两个并联的电阻上驱动出 4 A4\ \text{A} 的总电流,其中一个是 R1=6 ΩR_1=6\ \Omega。

求 R2R_2。

Step-by-step solution

  1. 先对整个电路用欧姆定律,求出等效电阻。 电源电压和总电流都是针对整个网络而言的,可以直接相除:

    Req=VI=12 V4 A=3 ΩR_{\text{eq}}=\frac{V}{I}=\frac{12\ \text{V}}{4\ \text{A}}=3\ \Omega

    这个数就是两个电阻共同要「凑」出来的效果。

  2. 选公式之前,先用数值确认接法。 等效电阻 3 Ω3\ \Omega 比已知的 R1=6 ΩR_1=6\ \Omega 还要小。串联只会让电阻变大,所以这里不可能是串联,只有并联讲得通。这一步每次都值得做,因为串联和并联的公式给出的答案天差地别,用错了会算出负电阻。

  3. 写出并联电阻关系式。 两个电阻并排接时,相加的是电导而不是电阻:

    1Req=1R1+1R2\frac{1}{R_{\text{eq}}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}

    代入已知值:

    13=16+1R2\frac13=\frac16+\frac{1}{R_2}

  4. 解出 R2R_2。 把未知的那个倒数单独留下,通分到分母 66:

    1R2=13−16=26−16=16⟹R2=6 Ω\frac{1}{R_2}=\frac13-\frac16=\frac26-\frac16=\frac16\quad\Longrightarrow\quad R_2=6\ \Omega

    别忘了最后还要取一次倒数——算到 1R2=16\tfrac1{R_2}=\tfrac16 就写 R2=16R_2=\tfrac16,是这类计算里最典型的失误。

  5. 用支路电流检验。 两个电阻都直接跨在 12 V12\ \text{V} 上,所以

    I1=126=2 A,I2=126=2 A,I1+I2=4 AI_1=\frac{12}{6}=2\ \text{A},\qquad I_2=\frac{12}{6}=2\ \text{A},\qquad I_1+I_2=4\ \text{A}

    正好还原出题目给的总电流 ✓。这个结果也符合两个相等电阻并联的速算公式 Req=R/2R_{\text{eq}}=R/2:既然 6/2=36/2=3,在一条支路固定为 6 Ω6\ \Omega 的前提下,只有两条支路相等才能凑出 3 Ω3\ \Omega。

Answer

R2=6 ΩR_2=6\ \Omega

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