并联电路:电压、电流、电阻与功率
了解并联电路中电压、支路电流、等效电阻与功率如何变化,并透过 HSC 物理范例与进阶练习巩固概念。
想像有两盏完全相同的灯泡接在同一个电池上。现在,你在另一条并联支路上再加一盏灯。原本的两盏灯会发生什么变化?一个常见的预测是:它们会变暗,因为电池提供的电流现在必须在三条支路之间「分配」。对理想的恒定电压电源而言,这个预测是错的。原本两盏灯两端的电压保持不变,因此流过它们的电流也保持不变。新增的支路只会使电源提供更大的总电流。
这一个观念几乎是所有并联电路计算的基础:各支路共享相同的电压,但电流不一定相同。
01什么使电路成为并联?
想像一个电荷沿著电路移动,直到它到达一个接点。此时,它前方有好几条可能的路径。再往前,这些路径又重新汇合。
这就是一个并联部分。

每一条支路的两端都连接到相同的两个电路节点。这一点很重要,因为电压就是两个点之间的电势差。
如果每条支路都从 A 点开始,并在 B 点结束,那么每条支路都有相同的电势差:
\[
V_{\text{电源}} = V_1 = V_2 = V_3 = \cdots
\]
这是第一条需要牢记的规则:
并联支路两端的电压相同。
这不代表每条支路中的电流都相同。
继续之前,先预测一下:两个电阻,\(4\ \Omega\) 和 \(12\ \Omega\),并联在同一个电池两端。哪一条支路的电流较大?
答案是 \(4\ \Omega\) 的支路。两条支路承受相同的电压,但较小的电阻会允许较大的电流通过。
根据欧姆定律,
\[
I = \frac{V}{R}
\]
所以在相同的 \(V\) 下,较大的 \(R\) 会产生较小的 \(I\)。
如果你想复习什么情况下可以直接使用 \(V = IR\),请参阅 HSC 物理中的欧姆定律:电阻何时保持不变。
02支路电流:总电流去了哪里?
电流是电荷通过某一点的速率。在接点处,电荷不会消失、不会无限累积,也不会被「用掉」。
因此,流入接点的总电流必须等于流出接点的总电流。
对三条并联支路而言,
\[
I_{\text{总}} = I_1 + I_2 + I_3
\]
这就是电荷守恒。
一个有用的心智模型是:想像人们到达一座有多个出口闸门的火车站。如果每分钟有 200 人进入闸门区域,那么在系统稳定运作后,所有出口闸门合计每分钟也必须让 200 人通过。其中一个闸门可能每分钟通过 120 人,另一个每分钟通过 80 人,但总数必须相等。
这个类比有其限制。电流并不是一群个别电荷在思考哪个电阻看起来比较好之后,再各自选择路径。电流在各支路中的分配,是由整个电路中的电场建立起来的。这个类比只是用来帮助理解守恒概念。
对一般的电阻支路,我们可以分别计算各支路电流:
\[
I_1 = \frac{V}{R_1}, \qquad
I_2 = \frac{V}{R_2}, \qquad
I_3 = \frac{V}{R_3}
\]
因为每条支路两端都有相同的电压 \(V\)。
范例:求两条并联支路中的电流
一个理想的 \(12\ \text{V}\) 电源,并联连接一个 \(6.0\ \Omega\) 电阻和一个 \(3.0\ \Omega\) 电阻。求每条支路中的电流,以及电源提供的总电流。
步骤 1:使用每条支路共同的电压。
两个电阻都直接连接在 \(12\ \text{V}\) 电源两端,因此
\[
V_1 = V_2 = 12\ \text{V}
\]
步骤 2:计算流过 \(6.0\ \Omega\) 支路的电流。
\[
I_1 = \frac{V}{R_1}
= \frac{12}{6.0}
= 2.0\ \text{A}
\]
步骤 3:计算流过 \(3.0\ \Omega\) 支路的电流。
\[
I_2 = \frac{V}{R_2}
= \frac{12}{3.0}
= 4.0\ \text{A}
\]
步骤 4:将各支路电流相加。
\[
I_{\text{总}} = I_1 + I_2
= 2.0 + 4.0
= 6.0\ \text{A}
\]
\(3.0\ \Omega\) 支路的电流是 \(6.0\ \Omega\) 支路的两倍,因为它的电阻只有一半,而两条支路的电压相同。
03为什么电流不会「平均分流」
学生常常记得「电流会在接点分流」这句话,却不小心把它理解成「电流会平均分流」。
只有当各支路具有相同的电气特性时,电流才会平均分配。
对两个理想电阻而言,
\[
I_1 = \frac{V}{R_1}
\]
以及
\[
I_2 = \frac{V}{R_2}
\]
因此
\[
\frac{I_1}{I_2} = \frac{R_2}{R_1}
\]
电流与电阻成反比。
例如,如果一条支路的电阻是另一条的三倍,那么在两条支路电压相同且都符合欧姆定律的前提下,它的电流就是另一条的三分之一。
由此可得到一个实用的判断规则:
| 如果两条并联支路具有…… | 那么…… |
|---|---|
| 相同电阻 | 电流相同 |
| 不同电阻 | 电流不同 |
| 较小电阻 | 较大电流 |
| 较大电阻 | 较小电流 |
| 相同的两个连接节点 | 电压相同 |
04等效电阻:用一个电阻取代整个并联网路
假设一个电池连接了数个并联电阻。从电池的角度来看,我们可以把整组电阻替换成一个等效电阻 \(R_{\text{eq}}\),使它在相同电压下吸取相同的总电流。
对整个网路而言,
\[
I_{\text{总}} = \frac{V}{R_{\text{eq}}}
\]
但总电流也等于各支路电流之和:
\[
I_{\text{总}}
=
\frac{V}{R_1}
+
\frac{V}{R_2}
+
\frac{V}{R_3}
+\cdots
\]
因此,
\[
\frac{V}{R_{\text{eq}}}
=
\frac{V}{R_1}
+
\frac{V}{R_2}
+
\frac{V}{R_3}
+\cdots
\]
当电压不为零时,等式中的每一项都除以 \(V\):
\[
\frac{1}{R_{\text{eq}}}
=
\frac{1}{R_1}
+
\frac{1}{R_2}
+
\frac{1}{R_3}
+\cdots
\]
这就是并联电阻公式。
如果只有两个电阻,也可以重新整理为
\[
R_{\text{eq}} = \frac{R_1R_2}{R_1+R_2}
\]
倒数形式更具一般性,因此通常更值得记住。
05为什么并联后的等效电阻会变小
以下这个结果一开始常让人觉得不合理:
并联电阻的等效电阻,小于其中任何一个单独电阻,尤其小于最小的那个电阻。
假设电荷原本只有一条可通过的路径。增加另一条并联路径,不会让电源更难推动电流,而是为电路提供另一条通路。
想像一群拥挤的学生只能从学校的一扇门离开。再打开第二扇门,就能让每秒离开的人数增加。门当然并不是真的电阻,但这个类比可以说明,为什么增加一条路径会在相同的驱动差异下提高总流量。
这表示电路在相同电压下会吸取更多电流。
由于
\[
R_{\text{eq}} = \frac{V}{I_{\text{总}}},
\]
所以在电压相同时,总电流越大,等效电阻就越小。
也可以用数学快速检查。因为
\[
\frac{1}{R_{\text{eq}}}
=
\frac{1}{R_1}
+
\frac{1}{R_2},
\]
所以 \(R_{\text{eq}}\) 的倒数比任何一个单独电阻的倒数都大。因此,\(R_{\text{eq}}\) 必须比任何一个单独电阻都小。
如果你计算出的等效电阻比并联支路中最小的电阻还大,就代表某个地方出错了。
06一个值得记住的特殊情况
对 \(n\) 个完全相同、每个电阻皆为 \(R\) 的并联电阻,
\[
\frac{1}{R_{\text{eq}}}
=
\frac{n}{R}
\]
因此
\[
R_{\text{eq}} = \frac{R}{n}
\]
例如,三个 \(12\ \Omega\) 电阻并联时,
\[
R_{\text{eq}} = \frac{12}{3} = 4.0\ \Omega
\]
只有在所有并联电阻都相等时,才能使用这个捷径。
07并联支路中的功率
电功率表示电能转移的速率。
对任何电路元件而言,
\[
P = VI
\]
其中:
- \(P\) 是功率,单位为瓦特 \(\text{W}\)
- \(V\) 是电势差,单位为伏特 \(\text{V}\)
- \(I\) 是电流,单位为安培 \(\text{A}\)
对欧姆电阻而言,把 \(P = VI\) 与 \(V = IR\) 结合,可得到
\[
P = \frac{V^2}{R}
\]
以及
\[
P = I^2R
\]
在并联电路中,\(P = V^2/R\) 特别有用,因为我们知道每条支路两端的电压相同。
对两条电阻支路而言,
\[
P_1 = \frac{V^2}{R_1}
\]
以及
\[
P_2 = \frac{V^2}{R_2}
\]
在电压固定时,电阻较小的支路功率较大。
如果你记得 \(P = I^2R\),并认为「电阻越大,功率越大」,这一点起初可能会觉得奇怪。缺少的关键是:并联支路中的电流并不相同。只有在 \(I\) 固定时,\(P = I^2R\) 才能用来支持这种比较。
在并联电路中,各支路两端的电压固定。因此,使用 \(P = V^2/R\) 来比较会更清楚。
电源提供的总功率为
\[
P_{\text{总}} = P_1 + P_2 + P_3 + \cdots
\]
也可以利用等效电阻计算:
\[
P_{\text{总}}
=
VI_{\text{总}}
=
\frac{V^2}{R_{\text{eq}}}
\]
如果想进一步了解如何选择不同的功率公式,请参阅 HSC 物理中的电功率:使用 P = VI 与其等效形式。
范例:求未知支路电阻与总功率
一个理想的 \(18\ \text{V}\) 电源连接两个并联电阻。其中一个电阻为 \(9.0\ \Omega\)。电源提供的总电流为 \(5.0\ \text{A}\)。求第二个电阻、等效电阻,以及电源提供的总功率。
步骤 1:求已知 \(9.0\ \Omega\) 支路中的电流。
每条支路两端都有完整的 \(18\ \text{V}\)。
\[
I_1 = \frac{V}{R_1}
= \frac{18}{9.0}
= 2.0\ \text{A}
\]
步骤 2:利用电流守恒求第二条支路的电流。
总电流为 \(5.0\ \text{A}\),因此
\[
I_{\text{总}} = I_1 + I_2
\]
\[
5.0 = 2.0 + I_2
\]
\[
I_2 = 3.0\ \text{A}
\]
步骤 3:求第二个电阻。
第二条支路两端同样有 \(18\ \text{V}\)。
\[
R_2 = \frac{V}{I_2}
= \frac{18}{3.0}
= 6.0\ \Omega
\]
步骤 4:求等效电阻。
利用电源电压与总电流,
\[
R_{\text{eq}}
=
\frac{V}{I_{\text{总}}}
=
\frac{18}{5.0}
=
3.6\ \Omega
\]
这通过了快速检查:\(3.6\ \Omega\) 比 \(6.0\ \Omega\) 和 \(9.0\ \Omega\) 都小。
步骤 5:求总功率。
\[
P_{\text{总}}
=
VI_{\text{总}}
=
18 \times 5.0
=
90\ \text{W}
\]
因此,这个网路吸取 \(5.0\ \text{A}\) 的电流;从电源的角度来看,它的作用就像一个单独的 \(3.6\ \Omega\) 电阻,并以 \(90\ \text{J s}^{-1}\) 的速率转移电能。
作为检查,各支路功率为
\[
P_1 = VI_1 = 18 \times 2.0 = 36\ \text{W}
\]
以及
\[
P_2 = VI_2 = 18 \times 3.0 = 54\ \text{W}
\]
因此
\[
P_{\text{总}} = 36 + 54 = 90\ \text{W}
\]
与预期一致。
08增加另一条支路时会发生什么?
假设一个 \(12\ \Omega\) 电阻连接在理想的 \(24\ \text{V}\) 电源两端。
它的电流为
\[
I = \frac{24}{12} = 2.0\ \text{A}
\]
现在再将另一个 \(12\ \Omega\) 电阻并联接入。
先预测一下原本那个电阻中的电流会如何变化。
它仍然是 \(2.0\ \text{A}\)。
原本的支路两端仍然是在 \(12\ \Omega\) 电阻上施加 \(24\ \text{V}\),因此对这条支路而言,\(I = V/R\) 中的任何量都没有改变。
新增的电阻也会吸取 \(2.0\ \text{A}\),因此电源的总电流变成
\[
I_{\text{总}} = 2.0 + 2.0 = 4.0\ \text{A}
\]
等效电阻则从 \(12\ \Omega\) 降为
\[
R_{\text{eq}} = \frac{12}{2} = 6.0\ \Omega
\]
而总功率从
\[
P_{\text{旧}} = VI = 24 \times 2.0 = 48\ \text{W}
\]
增加到
\[
P_{\text{新}} = 24 \times 4.0 = 96\ \text{W}
\]
因此,在理想的固定电压电源上增加一条并联支路会造成:
- 支路电压保持不变
- 原有电阻支路中的电流保持不变
- 总电流增加
- 等效电阻减小
- 电源提供的总功率增加
这几乎与在串联电路中增加另一个电阻时发生的情况相反。
09重要的隐含假设:理想电压源
「增加一条并联支路不会影响其他支路中的电流」这句话,是以电源能维持相同端电压为前提。
除非题目另有说明,这是许多 HSC 电路题目采用的标准模型。
真实的电池具有内阻及其他限制。如果额外抽取很大的电流,电池的端电压可能下降。在这种情况下,每条支路两端的电压都可能稍微降低,因此原有支路中的电流也可能减小。
这个简化模型仍然非常有用。关键在于知道它采用了哪些假设。
当题目给定固定的电源电压,且没有引入内阻时,就把支路电压视为固定。
10四种必须分开理解的关系
并联电路中的错误,往往来自把属于不同物理量的关系混在一起。
| 物理量 | 并联电路中的关系 |
|---|---|
| 电压 | \(V_{\text{电源}} = V_1 = V_2 = \cdots\) |
| 电流 | \(I_{\text{总}} = I_1 + I_2 + \cdots\) |
| 电阻 | \(\frac{1}{R_{\text{eq}}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \cdots\) |
| 功率 | \(P_{\text{总}} = P_1 + P_2 + \cdots\) |
一个实用的解题方式是:
- 检查各元件是否共享相同的两个端点,以判断哪些元件真正并联。
- 标出这些支路共同的电压。
- 对每条电阻支路使用 \(I = V/R\)。
- 将各支路电流相加,求出总电流。
- 如果需要等效电阻,使用倒数公式。
- 根据你实际已知的物理量,选择合适的公式计算功率。
不要一开始就盲目地找公式。先问自己:电路的结构告诉了你什么?
11问题与解答
问题 1
一个理想的 \(15\ \text{V}\) 电源,并联连接一个 \(10\ \Omega\) 电阻和一个 \(30\ \Omega\) 电阻。
求:
- 流过每个电阻的电流
- 电源提供的总电流
- 等效电阻
解答 1
两条支路的电流分别为 \(1.5\ \text{A}\) 和 \(0.50\ \text{A}\),总电流为 \(2.0\ \text{A}\),等效电阻为 \(7.5\ \Omega\)。
两条支路两端都有完整的 \(15\ \text{V}\)。
对 \(10\ \Omega\) 电阻而言,
\[
I_1 = \frac{V}{R_1}
= \frac{15}{10}
= 1.5\ \text{A}
\]
对 \(30\ \Omega\) 电阻而言,
\[
I_2 = \frac{V}{R_2}
= \frac{15}{30}
= 0.50\ \text{A}
\]
总电流等于各支路电流之和:
\[
I_{\text{总}}
=
1.5 + 0.50
=
2.0\ \text{A}
\]
接著,
\[
R_{\text{eq}}
=
\frac{V}{I_{\text{总}}}
=
\frac{15}{2.0}
=
7.5\ \Omega
\]
等效电阻 \(7.5\ \Omega\) 正确地小于最小的支路电阻 \(10\ \Omega\)。
问题 2
三个电阻 \(4.0\ \Omega\)、\(6.0\ \Omega\) 和 \(12\ \Omega\),并联在一个理想的 \(12\ \text{V}\) 电源两端。
求总电流、等效电阻和总功率。
解答 2
总电流为 \(6.0\ \text{A}\),等效电阻为 \(2.0\ \Omega\),总功率为 \(72\ \text{W}\)。
每个电阻两端都有 \(12\ \text{V}\)。
各支路的电流为
\[
I_1 = \frac{12}{4.0} = 3.0\ \text{A}
\]
\[
I_2 = \frac{12}{6.0} = 2.0\ \text{A}
\]
以及
\[
I_3 = \frac{12}{12} = 1.0\ \text{A}
\]
因此,
\[
I_{\text{总}}
=
3.0 + 2.0 + 1.0
=
6.0\ \text{A}
\]
等效电阻为
\[
R_{\text{eq}}
=
\frac{V}{I_{\text{总}}}
=
\frac{12}{6.0}
=
2.0\ \Omega
\]
总功率为
\[
P_{\text{总}}
=
VI_{\text{总}}
=
12 \times 6.0
=
72\ \text{W}
\]
电流的分配也符合物理直觉。\(4.0\ \Omega\) 支路的电阻最小,因此承载最大的电流。
问题 3
一个理想的 \(24\ \text{V}\) 电源,并联连接一个 \(8.0\ \Omega\) 电阻和一个 \(12\ \Omega\) 电阻。接著,一个开关将 \(8.0\ \Omega\) 支路断开。
求开关断开前后,流过 \(12\ \Omega\) 电阻的电流。并求断开前后的总电流。
解答 3
\(12\ \Omega\) 支路中的电流维持在 \(2.0\ \text{A}\)。总电流则从 \(5.0\ \text{A}\) 降到 \(2.0\ \text{A}\)。
开关断开前,两个电阻两端都有 \(24\ \text{V}\)。
对 \(8.0\ \Omega\) 支路而言,
\[
I_1
=
\frac{24}{8.0}
=
3.0\ \text{A}
\]
对 \(12\ \Omega\) 支路而言,
\[
I_2
=
\frac{24}{12}
=
2.0\ \text{A}
\]
所以一开始,
\[
I_{\text{总}}
=
3.0 + 2.0
=
5.0\ \text{A}
\]
当 \(8.0\ \Omega\) 支路断开后,\(12\ \Omega\) 电阻仍然直接连接在同一个理想的 \(24\ \text{V}\) 电源两端。
因此,
\[
I_2
=
\frac{24}{12}
=
2.0\ \text{A}
\]
而此时它是唯一的支路,所以
\[
I_{\text{总}} = 2.0\ \text{A}
\]
一个很容易犯的错误,是认为原本的 \(5.0\ \text{A}\) 现在必须全部流过剩下的支路。事实并非如此。电源电流由连接在电源上的电阻以及电源电压共同决定。移除一条支路会改变电路从电源吸取的总电流。
问题 4
一个理想的 \(20\ \text{V}\) 电源,并联连接 \(10\ \Omega\) 和 \(40\ \Omega\) 电阻。之后再加入一个 \(200\ \Omega\) 电阻作为第三条并联支路。
一名学生认为,新加入的电阻阻值非常大,因此应该会使等效电阻稍微增加。
计算加入 \(200\ \Omega\) 支路前后的等效电阻,并说明这名学生的推理是否正确。
解答 4
等效电阻从 \(8.0\ \Omega\) 降至约 \(7.69\ \Omega\)。学生的推理不正确,因为增加任何有限电阻的并联路径,都会增加总电导。
加入新支路之前,
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,1}}}
=
\frac{1}{10}
+
\frac{1}{40}
=
0.100 + 0.025
=
0.125\ \Omega^{-1}
\]
因此
\[
R_{\text{eq,1}}
=
\frac{1}{0.125}
=
8.0\ \Omega
\]
加入 \(200\ \Omega\) 支路之后,
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,2}}}
=
\frac{1}{10}
+
\frac{1}{40}
+
\frac{1}{200}
\]
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,2}}}
=
0.100 + 0.025 + 0.005
=
0.130\ \Omega^{-1}
\]
因此,
\[
R_{\text{eq,2}}
=
\frac{1}{0.130}
\approx
7.69\ \Omega
\]
\(200\ \Omega\) 支路只承载很小的电流,
\[
I
=
\frac{20}{200}
=
0.10\ \text{A}
\]
但这仍然是额外的电流。在相同的电源电压下,总电流增加就代表等效电阻减小。
非常大的支路电阻可能只产生极小的影响,但它不可能使等效电阻增加。
在极限情况 \(R \to \infty\) 下,新支路的电流趋近于零,因此这条支路实际上几乎没有影响。
问题 5
两盏完全相同的 \(12\ \Omega\) 灯泡,并联在一个理想的 \(24\ \text{V}\) 电源两端。在这道题中,将每盏灯视为具有恒定电阻。
其中一盏灯因形成开路而故障。
一名学生说:「另一盏灯应该会变得更亮,因为现在电源只需要供应一盏灯。」
求故障前流过每盏灯的电流、故障前后的电源电流,以及仍正常工作的灯在故障前后的功率。并说明这名学生的错误。
解答 5
仍正常工作的灯维持在 \(48\ \text{W}\),因此在题目所指定的理想电路模型下,它的亮度不会增加。电源电流则从 \(4.0\ \text{A}\) 降到 \(2.0\ \text{A}\)。
故障前,每盏灯都是在 \(12\ \Omega\) 电阻两端承受 \(24\ \text{V}\)。
流过每盏灯的电流为
\[
I
=
\frac{V}{R}
=
\frac{24}{12}
=
2.0\ \text{A}
\]
因此,一开始的电源总电流为
\[
I_{\text{总}}
=
2.0 + 2.0
=
4.0\ \text{A}
\]
每盏灯的功率为
\[
P
=
VI
=
24 \times 2.0
=
48\ \text{W}
\]
当其中一盏灯变成开路后,故障支路中没有电流。
仍正常工作的灯依然连接在理想的 \(24\ \text{V}\) 电源两端,因此
\[
I_{\text{正常}}
=
\frac{24}{12}
=
2.0\ \text{A}
\]
因此此时电源总电流为
\[
I_{\text{总}} = 2.0\ \text{A}
\]
而正常灯泡的功率仍为
\[
P
=
24 \times 2.0
=
48\ \text{W}
\]
这名学生的错误,是把电源想像成提供固定数量的电流或功率,而这些电流或功率必须在所有连接的元件之间分配。理想电压源维持的其实是固定电压。之后,每条支路会根据这个电压与自身电阻吸取相应的电流。
对具有内阻的真实电源而言,移除一条支路可能使端电压产生小幅变化。这种可能性不在此处使用的理想模型范围内。
问题 6
两个电阻 \(R_1 = 6.0\ \Omega\) 和 \(R_2 = 12\ \Omega\) 并联连接。一个电源经过调整,使总电流固定维持在 \(6.0\ \text{A}\)。
接著再加入第三个 \(12\ \Omega\) 电阻并联,并重新调整电源电压,使总电流仍然保持在 \(6.0\ \text{A}\)。
求加入第三条支路前后的电压,以及流过 \(6.0\ \Omega\) 电阻的电流。并说明为什么这个结果与一般所说「加入一条并联支路不会改变原有支路的电流」不同。
解答 6
电压从 \(24\ \text{V}\) 降至 \(18\ \text{V}\),而流过 \(6.0\ \Omega\) 电阻的电流从 \(4.0\ \text{A}\) 降至 \(3.0\ \text{A}\)。一般所说的电流不变,只适用于电源电压保持不变的情况。
一开始,
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,1}}}
=
\frac{1}{6.0}
+
\frac{1}{12}
=
\frac{2}{12}+\frac{1}{12}
=
\frac{3}{12}
\]
因此
\[
R_{\text{eq,1}} = 4.0\ \Omega
\]
总电流固定为 \(6.0\ \text{A}\),所以一开始的电源电压为
\[
V_1
=
I_{\text{总}}R_{\text{eq,1}}
=
6.0 \times 4.0
=
24\ \text{V}
\]
流过 \(6.0\ \Omega\) 支路的电流为
\[
I_{6,1}
=
\frac{24}{6.0}
=
4.0\ \text{A}
\]
加入第二条 \(12\ \Omega\) 支路后,
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,2}}}
=
\frac{1}{6.0}
+
\frac{1}{12}
+
\frac{1}{12}
\]
\[
\frac{1}{R_{\text{eq,2}}}
=
\frac{2}{12}
+
\frac{1}{12}
+
\frac{1}{12}
=
\frac{4}{12}
=
\frac{1}{3}
\]
因此
\[
R_{\text{eq,2}} = 3.0\ \Omega
\]
若要让总电流保持在 \(6.0\ \text{A}\),此时电源必须调整为
\[
V_2
=
I_{\text{总}}R_{\text{eq,2}}
=
6.0 \times 3.0
=
18\ \text{V}
\]
流过 \(6.0\ \Omega\) 支路的电流变成
\[
I_{6,2}
=
\frac{18}{6.0}
=
3.0\ \text{A}
\]
重要的是,隐含假设已经改变。在一般的并联电路问题中,电压保持不变,所以增加另一条支路后,原有支路的电压与电流都不会改变。但在这里,刻意保持固定的是总电流。由于等效电阻下降,电源电压也必须下降,因此每条支路中的电流都会改变。
每当一道电路题改变了「保持不变」的物理量时,这个区别都非常重要。并联电路规则并不能取代 \(V = IR\)。这些规则告诉你,哪些电压和电流因电路结构而彼此相关。
掌握这些概念之后,下一个实用的步骤是把并联电路的行为与串联电路比较;在串联电路中,每个元件中的电流相同,而电压则会分配在各元件之间。