首先简要介绍一下等势法。我们知道,电路中各点均有相应的电势,若存在等势点,并假设这些点之间没有导线连接,我们添加上导线后,会怎么样呢?显然,由于导线两端电势相等,故导线中不会有电流通过,这样就对原电路无任何影响。我们还知道,导线连接的各点可视为同一点。这就意味着,各个等势点可视为同一点,电路结构不会因此改变。

举个例子,如下图:

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(1)

A、B为等势点

由于电路的对称性,显然A、B两点为等势点,我们可以把它们连接起来:

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(2)

连接AB电路不变

简化后,得到下图:

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(3)

与初始电路相同

和初始电路相比,似乎有所不同。但是如果求总等效电阻,或者流经每个电阻的电流大小,你会发现,这两个电路本质上是完全相同的。

现在可以考虑正方体电路的等效电阻啦。如下图,正方体电路中,每个电阻大小均为R,电流从对角点进出,试求其等效电阻。

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(4)

经典的正方体电路问题

由于正方体的对称性,显然A1、B、D为一组等势点,D1、B1、C为另一组等势点。这是因为,它们各自和电流出入口相距一个电阻。参看下图:

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(5)

同颜色的电阻为并联关系

3条红色边上的电阻,因A1、B、D可以看成同一点,实质上是并联关系,3条绿色边上的电阻同理也是并联关系。其余6条黑色边上的电阻,一端接在红边上,另一端接在绿边上,等同于两端各自共点,故亦为并联关系。所以整个正方体电路的等效电路如下图所示:

复杂电路的等效电阻计算(正方体电路的等效电阻)(6)

等效电路

如此总等效电阻就好求了,结果为:R/3 R/6 R/3=5R/6。

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