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01
電路簡(jiǎn)化的基本原則
初中物理電學(xué)中的復(fù)雜電路可以通過(guò)如下原則進(jìn)行簡(jiǎn)化:
第一:不計(jì)導(dǎo)線電阻,認(rèn)定R線≈0。有電流流過(guò)的導(dǎo)線兩端電壓為零,斷開時(shí)開關(guān)兩端可以測(cè)得電壓(電路中沒(méi)有其他斷點(diǎn))。
第二:開關(guān)閉合時(shí)等效于一根導(dǎo)線;開關(guān)斷開時(shí)等效于斷路,可從電路兩節(jié)點(diǎn)間去掉。開關(guān)閉合有電流流過(guò)時(shí),開關(guān)兩端電壓為零,斷開時(shí)開關(guān)兩端可以測(cè)得電壓(電路中沒(méi)有其他斷點(diǎn))。
第三:電流表內(nèi)阻很小,在分析電路的連接方式時(shí),有電流表的地方可看作一根導(dǎo)線。
第四:電壓表內(nèi)阻很大,在分析電路的連接方式時(shí),有電壓表的地方可視作斷路,從電路兩節(jié)點(diǎn)間去掉.
第五:用電器(電阻)短路:用電器(電阻)和導(dǎo)線(開關(guān)、電流表)并聯(lián)時(shí),用電器中無(wú)電流通過(guò)(如下圖示),可以把用電器從電路的兩節(jié)點(diǎn)間拆除(去掉)。
第六:滑動(dòng)變阻器Pa段被導(dǎo)線(金屬桿)短接不工作,去掉Pa段后,下圖a變?yōu)閳Db。
第七:根據(jù)串、并聯(lián)電路電流和電壓規(guī)律“串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流”分析總電流、總電壓和分電流、分電壓的關(guān)系。
第八:電流表和哪個(gè)用電器串聯(lián)就測(cè)哪個(gè)用電器的電流,電壓表和哪個(gè)用電器并聯(lián)就測(cè)哪個(gè)用電器的電壓。判斷電壓表所測(cè)量的電壓可用滑移法和去源法。
第九:電壓表原則上要求并聯(lián)在電路中,單獨(dú)測(cè)量電源電壓時(shí),可直接在電源兩端。
一般情況下,如果電壓表串聯(lián)在電路中,測(cè)得的電壓是電源兩端電壓(具體情況見筆記)。電流表直接接在電源兩端會(huì)被燒壞,且讓電源短路,燒壞電源。
第十:如果導(dǎo)線上(節(jié)點(diǎn)之間)沒(méi)有用電器(開關(guān),電流表除外),那么導(dǎo)線上的各點(diǎn)可以看做是一個(gè)點(diǎn),可以任意合并、分開、增減。(此法又稱節(jié)點(diǎn)法)例如:
02
電路簡(jiǎn)化步驟
第一步:按照題目要求將斷開的開關(guān)去掉,將閉合的開關(guān)變成導(dǎo)線。
第二步:將電流表變成導(dǎo)線(視具體情況也可保留)。
第三步:去掉電壓表。
第四步:合并(或者換位)導(dǎo)線上的節(jié)點(diǎn)。(此步驟在電路中用電器比較多,且相互糾結(jié)時(shí),采用)
第五步:畫出等效電路圖,判斷各用電器是串聯(lián)還是并聯(lián)。
第六步:在原電路中利用原則七、八判斷電流表和電壓表各測(cè)量哪個(gè)用電器的電流和電壓。
第七步:將電壓表和電流表添加到等效電路圖中,分析各電流表和電壓表示數(shù)之間的關(guān)系。(利用原則七)
03
經(jīng)典例題選講
例1:在如下電路圖中,開關(guān)S閉合后,電壓表V1的示數(shù)是2.5V,V2的示數(shù)是1V,如果A2的示數(shù)是0.2A,那么A1的示數(shù)是多少?試求兩只燈泡兩端的電壓。
分析:第一步:將開關(guān)變成導(dǎo)線;
第二步:將電流表變成導(dǎo)線;
第三步將電壓表去掉。
第四步(略)
第五步:判斷用電器連接方式很顯然,電路中兩個(gè)燈泡是串聯(lián)的。
第六步:根據(jù)原則四,知道電壓表V2處斷開,所以沒(méi)有電流從A1流過(guò),示數(shù)為零;根據(jù)滑移法知道V1和電源并聯(lián),測(cè)電源兩端電壓。V2和L2并聯(lián),測(cè)L2兩端電壓。
第七步:等效電路圖如下:
根據(jù)等效電路圖,可知所求
I1=I2=0.2A U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
例2 :如圖示,開關(guān)s閉合后下列各電壓表示數(shù)的關(guān)系是,各電流表示數(shù)之間的關(guān)系是___。
分析:第一步:把開關(guān)變成導(dǎo)線;
第二步:把電流表變成導(dǎo)線;
第三步:去掉電壓表;
第四步(略);
第五步:判斷各用電器的連接方式:
第六步:根據(jù)原則七和原則八以及滑移法或去源法判斷電流表和電壓表各自所測(cè)量的對(duì)象。
①在原電路中,去掉電壓表,可以發(fā)現(xiàn)電流表A1和A2都與燈泡串聯(lián),所以電流表示數(shù)相等;
②用滑移法可以判斷出V1測(cè)L1兩端的電壓,V2測(cè)電源兩端的電壓;V3測(cè)L2兩端的電壓。
第七步:等效電路圖如下
例3 : 電路開關(guān)閉合后,v1、v2、v3的示數(shù)分別是8V、9V、4V,則L1、L2、L3兩端的電壓各是多少?
所求的電壓關(guān)系式為:U2=U1+U3 I1=I2
解:根據(jù)“十原則,七步驟”可以得到該電路的等效電路圖如下:
從等效圖可以得到如下方程組:
UL1+UL2=8VUL2+UL3=9VUL3=4V
解得:UL1=3v UL2=5v UL3=4V
例4:如圖所示,已知兩只燈泡L1和L2是串聯(lián)的,則在①、②和③三個(gè)電表中(電流表或電壓表)判斷正確的是( )
A. ①是電流表,②和③是電壓表;
B. ①和③是電壓表,②是電流表;
C. ①和②是電流表,③是電壓表;
D. ①②和③都是電流表
分析:本題可用排除法解答。將A答案的各表填入
三個(gè)位置中,根據(jù)“十原則,七步驟”電路圖簡(jiǎn)化為:
很明顯,不符合
題意。將B答案各表填入圖中,電路可簡(jiǎn)化為:
這種填法符合題意。
把C答案各表填入電路中,電路L1被斷路,簡(jiǎn)化后的電路圖和A答案相同,不合題意。把D答案各表填入圖中,電源短路,兩個(gè)燈泡沒(méi)有電流流過(guò),不合題意。所以選擇答案B。
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