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这种等效电阻如何计算?

1年前浏览4027

 时不常会看到这样的电阻网络问题, 虽然没有实际应用,但令人琢磨起来还是蛮有意思的。下面是12个10k欧姆的电阻焊接成电阻立方体网络。 问题是求A-H 之间的电阻。

  当所有的电阻都相同的时候, 如果在A,H 两端施加电压, 那么D,E,C,F 这四个点都应该是A,H之间的中间电位, 所以连接在C,D 以及E,F 之间的电阻可以是省略。电路则可以简化成下面右边电路网络形式。

  不难分析, 最终A-H 之间的电阻应该是单个电阻的四分之三。如果单个电阻为10kΩ,那么A-H 之间的电阻为应该是7.5kΩ。

  实际上,这个电阻网络总共有八个顶点, 任意两者之间都存在阻抗。如果询问那两点的阻抗最大, 估计大多数人都会承认,应该是立方体的对角线,比如A-G , 之间的电阻最大。那么A-G 之间的电阻有多大呢?

  Don Cross 在他的博客 Cubical Resistor Network[1] 对于这个问题进行了讨论。他假设在立方体对角线施加1V 激励电压, 通过分析格点之间的对称性和等效电阻, 最终他得到立方体对角线的电阻等于单个电阻的六分之五。

  有趣的是,他还使用了实际电阻进行了测试, 并且测量出网络中所有节点之间的电阻。

  经过测量, 可以看到整个网络各节点之间的电阻总共分为三类:

  • 对角线:电阻大约为 5/6 R;
  • 同面对角线:电阻大约为 3/4 R;
  • 相邻:电阻大约 3/5 R

  估计上述电阻网络等效电阻计算还是可以心算出来的, 在 Infinite 2D square grid of      resistors[2] 中给出了一个询问无穷范围中的二维电阻网络中,两个对角线之间的电阻问题。

  求解的方法中居然还是用到傅里叶变换 的公式, 这一点的确让我破防了。上述无穷二维电阻网络中,对角线节点之间的电阻居然是     !

参考资料

[1]

Cubical Resistor Networkhttp://cosinekitty.com/resistor_cube.html

[2]

Infinite 2D square grid of        resistorshttps://sites.google.com/site/resistorgrid/

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来源:8号线攻城狮
电路芯片焊接
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首次发布时间:2023-06-18
最近编辑:1年前
8号线攻城狮
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