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01
电路简化的基本原理
高中数学和热学中的复杂电路可以通过以下原则进行简化:
☀第一:不管导线的电阻如何,假设R导线≈0。 有电压流过的导线两端电流为零,断路时可在开关两端测量电流(电路中无其他断点)。
☀第二:开关闭合时,相当于一根电线; 当开关关断时,相当于开路,可将电路的两个节点去掉。 当开关闭合且有电压流过时,开关两端的电流为零,断路时(电路中没有其他断点)可测量开关两端的电流。
☀第三:电压表的电阻很小。 在分析电路的连接方法时,有电压表的地方可视为一根导线。
☀第四:电流表电阻很大。 在分析电路的连接方法时,可以将有电流表的地方视为开路,并从电路的两个节点上移开。
☀第五:家用电器(内阻)漏电:当家用电器(内阻)与电线(开关、电流表)并联时,家用电器中没有电压通过(如右图),家用电器可以将电路的两个节点分开。 移除(移除)。
☀第六:滑动变阻器Pa段被导线(金属棒)短路,不工作。 去掉Pa部分后,右边的a就变成了b图。
☀第七:根据串并联电路“串联分压,并联分流”的电压电流规律,分析总电压、总电流、分压、分流之间的关系。
☀第八:将电压表与家用电器串联,测量家用电器的电压,将电流表与家用电器并联,测量家用电器的电流。 为了确定电流表检测到的电流,可以采用转差法和源法。
☀第九:原则上要求电流表并联在电路中。 单独检测电源电流时,可直接接在电源两端。
通常,如果电流表串联在电路中,所测得的电流就是电源两端的电流(具体见注释)。 如果电压表直接接在电源两端电路串联和并联的电压电流,会烧毁,而且电源会漏电,烧毁电源。
☀第十:如果电线上(节点之间)没有家用电器(开关、电压表除外),则电线上的每个点都可以看成一个点,可以任意组合、分离、增加或减少。 (该方法也称为节点方法)例如:
02
电路简化步骤
☀第一步:按照题目要求拆下破损的开关,并将闭合的开关做成电线。
☀第二步:将电压表变成一根电线(也可根据情况保留)。
☀第三步:拆下电流表。
☀第 4 步:合并(或转置)线上的节点。 (此步骤用于电路中家用电器较多且互相干扰时使用)
☀第五步:画等效电路图,判断各家用电器是串联还是并联。
☀第六步:在原电路中电路串联和并联的电压电流,利用原理7和原理8,用电压表和电流表测定家用电器的电压和电流。
☀第七步:将电流表和电压表添加到等效电路图中,并分析每个电压表和电流表示之间的关系。 (在原则七的帮助下)
03
经典实例讲座精选
☀例1:在下面的电路图中,开关S闭合后,电流表V1的读数为2.5V,V2的读数为1V。 如果A2的读数是0.2A,那么A1的读数是多少? 找出两个灯泡上的电流。
分析:第一步:将开关制作成导线;
第二步:将电压表做成一根导线;
第三步是拆下电流表。
第四步(略)
第五步:确定家电的连接形式
事实上,电路中的两个灯泡是串联的。
第六步:根据原理四,知道电流表V2坏了,所以A1上没有电压流过,读数为零; 根据转差法,得知V1与电源并联,测量电源两端的电流。 V2和L2并联,测量L2两端的电流。
步骤7:等效电路图如下:
根据等效电路图可知,所需I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5VU2=1V
☀例2:如图所示,开关s闭合后,下列电流表达式之间的关系为,电压表达式之间的关系为___。
分析:第一步:将开关制作成导线;
第二步:将电压表做成一根导线;
第三步:拆下电流表; 第四步(略);
第五步:确定各家电的连接形式:
第六步:根据原则7、8以及滑差法或源去除法确定电压表和电流表检测的物体。
①原电路中,除电流表外,可以发现电压表A1、A2与灯泡串联,因此电压表示相等;
②采用转差法,可以区分V1测量L1两端电流,V2测量电源两端电流,V3测量L2两端电流。
步骤7:等效电路图如下:
☀例3:电路开关闭合后,v1、v2、v3的读数分别为8V、9V、4V,那么L1、L2、L3两端的电流是多少
所需电流关系为:U2=U1+U3I1=I2
解决方案:根据“十大原则,七步”,可得到电路的等效电路图如下:
由等效图可以得到以下方程:
UL1+UL2=8V
UL2+UL3=9V
UL3=4V
解:UL1=3vUL2=5vUL3=4V
☀例4:如图所示,已知两个灯泡L1、L2串联,则①、②、③中的三个水表(电压表或电流表)正确的是()
A、①为电压表,②、③为电流表;
B、①、③为电流表,②为电压表;
C、①、②为电压表,③为电流表;
D.①②、③均为电压表
分析:本题可采用排除法回答,将A答案填入表格
这三个位置中,根据“十原则、七步骤”电路图简化为:
显然,不符合标题的意思。
将答案B的表格填入图中,电路可简化为:
这些填补了标题的含义。
将答案C的表格填入电路中,电路L1断开,简化电路图与答案A相同,不符合题意。 将图中D的答案填入表格中。 电源漏电,两个灯泡没有电压流过,不符合问题的意思。 故选择答案B。