復(fù)雜電路的簡(jiǎn)化方法

1、復(fù)雜電路的簡(jiǎn)化方法 “拆除法突破短路障礙短路往往是因開關(guān)閉合后，使用電器或電阻兩端被導(dǎo)線直接連通而造成的， 初學(xué)者難以識(shí)別。圖1即為常見的短路模型。一根導(dǎo)線直接接在用電器的兩端， 電阻R被短路。既然電阻R上沒有電流通過，故可將電阻從電路中“拆除，拆 除后的等效電路如圖2所示。1“分?jǐn)喾ㄍ黄苹瑒?dòng)變阻器的障礙較復(fù)雜的電路圖中，常通過移動(dòng)變阻器上的滑片來改變自身接入電路中的電阻 值，從而改變電路中的電流和電壓， 從而影響我們對(duì)電路作出明確的判斷。 滑動(dòng) 變阻器的接入電路的一般情況如圖3所示。假如如圖4示的接法，同學(xué)們就難以判 斷。此時(shí)可將滑動(dòng)變阻器看作是在滑片 P處“斷開，把其分成AP和PB兩個(gè)局

2、部，即等效成圖5的電路，其中PB局部被短路。當(dāng)P從左至右滑動(dòng)時(shí)，變阻器接 入電路的電阻AP局部逐漸變大；反之，AP局部逐漸變小。圖4.突破電壓表的障礙1.“滑移法確定測(cè)量對(duì)象所謂“滑移法就是把電壓表正、負(fù)接線柱的兩根引線順著導(dǎo)線滑動(dòng)至某用電器 或電阻的兩端，從而確定測(cè)量對(duì)象的方法，但是滑動(dòng)引線時(shí)不可繞過用電器 和電源可繞電流表。如圖6,用“滑移法將電壓表的下端滑至電阻 R佐端, 不難確定，電壓表測(cè)量的是R1和R2兩端的總電壓；將電壓表的上端移至 R3右端, 也可確定電壓表測(cè)量的是 R3W端電壓，同時(shí)也測(cè)的是電源電壓。2.“用拆除法確定電流路徑 因?yàn)殡妷罕淼睦硐雰?nèi)阻無窮大，通過它的電流為零，可將

3、其從電路中“拆除， 即使電壓表兩端斷開，來判斷電流路徑。如圖 6所示，用“拆除法不難確定, R1和R2串聯(lián)，再與R3并聯(lián)?！叭サ舴ㄍ黄齐娏鞅淼恼系K由于電流表的存在，對(duì)于弄清電流路徑，簡(jiǎn)化電路存在障礙。因電流表的理想內(nèi) 阻為零，故可采用“去掉法排除其障礙，即將電流表從電路中“去掉，并將 連接電流表的兩個(gè)接線頭連接起來。 如圖7,去掉電流表后得到的等效電路如圖8 所示。這樣就可以很清楚地看清電路的結(jié)構(gòu)了。7""1屮1曲IBL_AC “等效電路法'突破簡(jiǎn)化電路障礙電路圖簡(jiǎn)化以后，我們可以清楚地看到各用電器之間的串、并聯(lián)關(guān)系；分辨出電流表、電壓表測(cè)量的是哪一局部電路的電流值

4、和電壓值，從而有利于我們解題。 簡(jiǎn)化電路圖，除了用到上述方法外，還可以綜合運(yùn)用“等效電路法。“等效電路法，即在電路中，不論導(dǎo)線有多長(zhǎng)，只要其間沒有電源、電壓表、用電器等，均可以將其看成是同一個(gè)點(diǎn)，從而找出各用電器兩端的公共點(diǎn)，畫出 簡(jiǎn)化了的等效電路圖。如圖7所示的電路，先用“去掉法去掉電流表，得到圖 & A、C其實(shí)是同一個(gè) 點(diǎn)，B、D其實(shí)也是同一個(gè)點(diǎn)，也就是說，電阻R1、R2 R3!接在公共的A、D之間，三個(gè)電阻是并聯(lián)連接的，可簡(jiǎn)化成圖9。同時(shí)，不難看出電流表A1測(cè)量的 是流過R3和R2勺總電流，電流表A2測(cè)量的是流過R1和R2勺總電流，如圖10所 示。1 1A 1打 r圖10利用上述

5、幾種方法，可以幫助我們迅速簡(jiǎn)化電路，順利解決比擬復(fù)雜的電學(xué)問題練習(xí)請(qǐng)畫出圖11所示電路的等效電路圖。根據(jù)電流的流向來識(shí)別電路，從電源的正極開始，沿電流的流向畫出電流的路徑。 假如電流不分岔，依次通過每個(gè)用電器，最后回到電源的負(fù)極，即只有一個(gè)回路， 那么這幾個(gè)用電器就是串聯(lián)，如圖a電路。假如電流在電路中某點(diǎn)分了岔如圖b、 c的A點(diǎn)，分成兩條以上的支流通過用電器， 然后在某點(diǎn)又集合如圖b、c 的B點(diǎn)再一起流回電源的負(fù)極，那么這幾個(gè)用電器就是并聯(lián)的。七、結(jié)點(diǎn)移動(dòng)法所謂結(jié)點(diǎn)就是電路中三條或三條以上支路的交叉點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)移動(dòng)法是根據(jù)觀察電路的需要，在不含負(fù)載的導(dǎo)線上任意調(diào)整結(jié)點(diǎn)的位置，達(dá)到能夠以簡(jiǎn)單

6、明 了的形式表現(xiàn)電路結(jié)構(gòu)的目的。運(yùn)用此方法需要注意的是，結(jié)點(diǎn)只能移過閉合的開 關(guān)和電流表等不含電阻的電路元件；結(jié)點(diǎn)移動(dòng)的過程中如果遇到含有電阻的電路元 件，如燈泡、電阻器等時(shí)，如此不能跳過。例1、如圖a所示電路，假如電源電壓是6V，電阻R兩端的電壓是2V，如此電壓表的示數(shù)是多少？同(b)解析：本問題的電路結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但是對(duì)于學(xué)生會(huì)感到困惑，電壓表測(cè)量的是哪 段電路兩端的電壓呢？單單從原電路圖上看電壓表好似是跟電源和電阻所在的那一 段電路并聯(lián)，于是很多學(xué)生認(rèn)為電壓表測(cè)量的是電源和電阻的電壓。怎么計(jì)算呢？ 電源電壓與電阻電壓相加還是相減呢？如果相加，電壓表示數(shù)為8V,大于電源電壓,不可能；如果相

7、減，電壓表示數(shù)為4V,有可能，為什么相減？如果把原電路圖利用 結(jié)點(diǎn)移動(dòng)法化簡(jiǎn)，如圖b，這時(shí)學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)電壓表其實(shí)測(cè)量的是燈泡的電壓， 所以也就很容易地計(jì)算出電壓表的示數(shù)為 4V了。 八、短接法用導(dǎo)線把電路中某一用電器短接，如果短接后，其它用電器仍能工作，如此這個(gè)電路是串聯(lián)電路，如圖a所示電路，假如將L1短接后，L2、L3仍能發(fā)光，可判斷L1、L2、L3是串 聯(lián)的；如果短接后，其它用電器都不能工作，如此這個(gè)電路是并聯(lián)電路。如圖b所示電路，假如將L1短接后，L2、L3不能工作，如此可判斷L1、L2、L3是并聯(lián)的。 說明：這種方法適用于理論分析，最好不要在實(shí)際電路中操作，否如此會(huì)引起電源當(dāng)閉合開關(guān)后

8、，將其中某一用電器與電路斷開，其它不變，分析其它用電器能否工 作。如圖a，假如去掉L1，形成斷路，L2、L3不能發(fā)光，如此可判斷L1、L2、L3 串聯(lián)。如圖b、c，假如去掉L1，本支路斷路，但L2支路仍有電流通過，正常 發(fā)光，可判斷L1、L2并聯(lián)。十、拆除電表法有些電路中出現(xiàn)多個(gè)電表或其它器件時(shí)，電路變得復(fù)雜，給分析電路增加了干擾因素。為此，可拆除電路中的儀表或 開關(guān)器件，恢復(fù)各用電器連接的真實(shí)情況，從而成為簡(jiǎn)單、容易識(shí)別的電路。其中 拆除電流表后，用導(dǎo)線連接；拆除電壓表后，該處斷開。如圖a所示電路，拆除 電表和有關(guān)導(dǎo)線后，成為如圖4 b所示電路，可知L1、L2串聯(lián)。練習(xí)：如下列圖，請(qǐng)畫出等效

9、電路圖。 分析：此題電路圖較復(fù)雜，各個(gè)電路元件之間連接關(guān)系不能一目了然。不少同學(xué)一見電路圖便望而生畏，感到無從下手。其實(shí),我們?cè)谧屑?xì)分析原電路圖的根底上，改畫不規(guī)如此的電路為另一個(gè)簡(jiǎn)化的、規(guī)X的 等效電路，就能使它變得結(jié)構(gòu)清楚，便于利用電路的串、并聯(lián)規(guī)律順利求解了。改電路中三畫不規(guī)如此電路的方法很多，我們結(jié)合這道題介紹一種結(jié)點(diǎn)排列法。a條或三條以上支路的交叉點(diǎn)稱為結(jié)點(diǎn)。首先在原電路圖上標(biāo)出終點(diǎn) 彳、&, 然后從電源正極出發(fā)沿電流流向把四個(gè)結(jié)點(diǎn)依次排列在一條直線上。如圖將原電路圖中各個(gè)電路元件電阻、電流表、開關(guān)取出對(duì)號(hào)接入圖a各結(jié)點(diǎn)之間，這樣，一個(gè)規(guī)X化的等效電路就被畫出,t Q(b)如

10、圖b 我們?cè)诮鉀Q電學(xué)問題時(shí)，常常遇到一些較復(fù)雜的電路圖，或者是一些不能直觀判斷， 需要我們采用一些方法分析，才能判斷出來的這種電路圖，這個(gè)時(shí)候我們就需要把 電路簡(jiǎn)化，從而解決問題，而等效法是我們?cè)陔娐泛?jiǎn)化時(shí)常用到的一種方法。下面 我給大家介紹幾種電學(xué)元件的等效方法， 希望能給大家?guī)韼椭?.導(dǎo)線上的點(diǎn)的 等效一根導(dǎo)線如果中間沒有其他電學(xué)元件，那么這根導(dǎo)線上的所有點(diǎn)都可以為等效a,b兩點(diǎn)之間用一根導(dǎo)線相連，沒有其它電學(xué)元件，因而 a,b為等效點(diǎn)，因此電壓 表接在a,c兩點(diǎn)，就相當(dāng)于接在b,c兩點(diǎn)，這樣就很容易判斷出電壓表測(cè)的是 L2的 電壓了。 2.開關(guān)的等效2.1當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，這時(shí)可等效為斷

11、路。RiSi /Y|b 一等效為1111廠S圖圖3當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí)，R2所在的支路等效為斷路，因此只有 R1所在支路為通路R】Si干11_彳 1等效為R:1Ir1J1|JI1S1S圖5圖62.2 當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，可等效為一根導(dǎo)線圖f® sffl 9首先，我們可以判斷出L1與L2是串聯(lián)關(guān)系，應(yīng)滿足串聯(lián)電路的總電壓等于各用電器 電壓之和，而總電壓等于6V,電壓表測(cè)的是燈泡1還是燈泡2呢？這是我們可以用等 效法判斷，閉合開關(guān)，把開關(guān)等效為一根導(dǎo)線，電路圖等效為圖&一根導(dǎo)線上如果沒有其它電學(xué)元件，這根導(dǎo)線上的點(diǎn)皆為等效點(diǎn)，a,b為等效點(diǎn)，電路圖可等效為圖9。此時(shí)我們很容易判斷電壓表測(cè)的

12、是燈泡 2的電壓，因此燈泡2的電壓為3.5V，而 總電壓為6V,可得燈泡1的電壓為2.5V,故正確答案應(yīng)選B,D。3.電流表的等效 由 于電流表的電阻很小，在電路中，電流表可等效為導(dǎo)線。圖10請(qǐng)看下面這道題，例：如圖12所示，判斷燈泡L1與12是丨聯(lián)，開關(guān)控制電路，A2表測(cè)電流。圖12此電路看似較難判斷，較復(fù)雜，我們可以用等效法來簡(jiǎn)化它。電流表可等效為導(dǎo)線，電路圖簡(jiǎn)化為圖13 b,c只見有一根導(dǎo)線相連，沒有其他電學(xué)元件，b,c為等效點(diǎn)，電路圖繼續(xù)可以簡(jiǎn)化為圖14。圖bl圖15圖14可明顯的看出燈泡1與燈泡2是并聯(lián)，再把電流表復(fù)原為圖15,可知，開關(guān)和A2 都在干路上，而A1在L1所在的支路，故正確答案為：并聯(lián)、整個(gè)、干路。4.電壓表的等效 由于電壓表的電阻很大，在電路中，可將電壓表等效為斷路。例：RiR：R IL圖16圖17IHiI 5圖圖1/請(qǐng)看下面一道例題：判斷下面圖18的電路是串聯(lián)還是并聯(lián)圖13圖19從外表來看，這是一個(gè)較復(fù)雜的電路