基本要求是：

利用率高。

现举几例谈谈《电路设计》教学中的一点体会。

例 1 10 欧姆的电阻若干个，每个电阻价格相同，现在某电路中需要一

个 15 欧姆的电阻。试用这些 10 欧姆电阻设计一个满足需要，且造价最低的电路。

通过组合进行等效替代，总电阻都是 15 欧，显然图 2 用的 10 欧电阻多，

造价比图 1 高。符合设计要求的是图 1 电路。

例 2 现有电动势为 1.5 伏特，内电阻为 1.0 欧姆的电池若干，每个电

池允许输出的电流为 0.05 安培，又有不同阻值的电阻可作分压电阻。试设计

一种电路，使额定电压为 6.0 伏特，额定电流为 0.10 安培的用电器能正常工作。

根据题目所给条件，可判定电池组应是两组电池并联（ n 并

=0.10/0.05=2）。

设有 n 只电池串联成一组，R 表示分压电阻，R′表示用电器，画出电路图（图 3）。

用电器正常工作时的电阻： R′=V/I=6.0/0.1=60（欧）

根据闭合电路欧姆定律：ε=I（R 总＋r），代入数据得： 29n=2R＋120

又因 R≥0

由（1）、（2）得：（29n-120）/2≥0，即 z≥4.2。思考到 n 应为整数，则取 n≥5。

在实际使用中，除了应选用的电池数应尽量少外，还要保证所设计的电路有较高的效率，也就是使用电器得到的功率在电源总功率中占有较大的比例。

∵η=P 用P 总=I2R′/I2（R+R′+nr/2）

=R′/（R＋R′＋nr/2）

将 R=nε/I－nr/2-R′ 代入上式得： η=IR′/nε=k/n（k=2R′/ε是一个定值。）

由此可见，无论是从设计电路的简繁来看，还是从设计电路的效率看，n 都应取 5。

例 3 L1、L2、L3 三个灯的规格分别为“110V、100W”、“110V、60W”； “110V25W”。电源电压为 220 伏，R 是适当规格的附加电阻。设计一种电路，使一灯都正常发光，而且最省电。

三个灯的额定电压均为电源电压的一半，可以肯定外电路应为电压相等的两段，这就是要求这两段的电阻相等，为此必须引入一个附加电阻 R，根据这一点可设计如图 4 的四种电路，都能满足 Rab=Rbc，使三个灯正常发光。由于要求各灯均正常发光，灯的功率 P1 是固定不变的，所以，最为省电

就是 PR 最小或者 P 总最小。在电源电压不变的情况下，P 总最小的条件是外电路的总电阻最大。

在电路 J 中，由于 Rbc=RL1，则外电路总电阻为 R 总=2RL1。而在其它的

三个电路中，外电路的总电阻 R 总均小于 2RL1，所以 J 中电路最为省电。

例 4 设计一种多量程的安培表。

根据设计要求提出图 5 甲、乙、丙三种电路。

图 5 甲电路是安全可靠，无论使用哪一档时都不会烧坏电表，但它的弱点是由于电表存在内阻，总要影响被测电路的电流强度而产生误差。一般地说，安培表的内阻越小越好，而甲图在这方面就不够理想，当 K 接在 I2、I3、I4 这三档时，安培表内阻较大。

图 5 乙所示电路虽然克服了电阻较大的缺点，但又有不安全的问题，在开关 K 由一档拔向另一档的过程中，或 K 接触不良时，流过表头的电流过大，就会烧坏表头。

图 5 丙所示电路，在以上电路基础上稍加改进，使用了一个双刀转换开关，在一定范围内提高了测量电流的精确度，而且又安全，这种电路的设计是比较理想的。

（熊光哲）