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電路問題分析

更新時(shí)間:2016/9/2 14:46:00  手機(jī)版

  電路簡化的原則:

  (1)無電流通過的電阻可以看成斷路,無電流的支路可以直接去掉。例如斷路部分和被短路部分,在分析電路結(jié)構(gòu)時(shí)就可以直接去掉。

  (2)導(dǎo)線可以任意伸縮,結(jié)點(diǎn)可沿導(dǎo)線移動(dòng)。在題中一般不考慮導(dǎo)線電阻的情況下,導(dǎo)線電阻為零,因此導(dǎo)線的長短不影響結(jié)果,通過對(duì)導(dǎo)線的伸縮可以對(duì)電路圖進(jìn)行整形,有利于進(jìn)一步觀察。

  (3)理想電流表可以認(rèn)為短路,即在分析電路結(jié)構(gòu)時(shí)用一根導(dǎo)線代替;理想電壓表可以認(rèn)為斷路。非理想電表既是一個(gè)測量儀表,又是一個(gè)電阻,例如,電流表可以認(rèn)為是一個(gè)能反映流過自身電流大小的電阻。

  (4)電壓穩(wěn)定時(shí)的電容器可以認(rèn)為是斷路,在分析電路結(jié)構(gòu)時(shí)可以去掉,在涉及相關(guān)計(jì)算時(shí)再接回去。

  (5)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的部分電路可以用一個(gè)等效電阻來代替,這樣使電路結(jié)構(gòu)更簡單。

  (6)電勢相等的點(diǎn)可以合并?在分析較多節(jié)點(diǎn)的電路圖時(shí),有些節(jié)點(diǎn)的電勢相等,我們就可以把它標(biāo)記為同一節(jié)點(diǎn),即用同一字母標(biāo)記,然后把原電路中的節(jié)點(diǎn)按電勢南高到低排列,畫在草圖上,再把電路中的電阻接到相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)之間。

  (7)在電路中,若只有一處接地線,只影響電路中各點(diǎn)的電勢值,不影響電路結(jié)構(gòu);若電路中有兩點(diǎn)或兩點(diǎn)以上的接地線,除了影響電路中各點(diǎn)的電勢外,還改變電路結(jié)構(gòu),接地點(diǎn)之間認(rèn)為是接在同一點(diǎn)。

  電路簡化中幾種障礙的突破方法:

  (1)“分?jǐn)喾ā蓖黄苹瑒?dòng)變阻器的障礙

  較復(fù)雜的電路圖中,常通過移動(dòng)滑動(dòng)變阻器上的滑片來改變自身接入電路中的電阻值,從而改變電路巾的電壓和電流,影響我們塒電路做出明確的判斷:滑動(dòng)變阻器接入電路的一般情況如圖甲所示。若接成如罔乙所示的接法,同學(xué)們就難以判斷,此時(shí)可將滑動(dòng)變阻器看做是在滑片P處“斷開”,把其分成AP和PB兩部分,即等效成如圖丙所示的電路,其中PB部分被短路。當(dāng)P從左向右滑動(dòng)時(shí),變阻器接入電路的電阻AP部分逐漸變大:反之,AP部分逐漸減小。

  (2)突破電壓表的障礙

 、佟盎品ā贝_定測量對(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(可繞過電流表)。如圖所示,用“滑移法”將電壓表的下端滑至電阻R1左端,不難確定,電壓表測量的是R1和R2兩端的總電壓;將電壓表上端滑至R3右端,也可確定電壓表測量的是R3兩端的電壓,同時(shí)測的也是電源電壓。

  ②“拆除法”確定電流路徑因?yàn)槔硐腚妷罕淼膬?nèi)阻無窮大,通過它的電流為零,可將其從電路中“拆除”,即讓電壓表兩端與電路斷開來判斷電流路徑。如圖所示,用“拆除法”不難確定,R1和R2串聯(lián),再與R3并聯(lián)。

  (3)“去掉法”突破電流表的障礙

  由于電流表的存在,對(duì)于弄清電流路徑、簡化電路存在障礙。因理想電流表的內(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,如圖甲所示,去掉電流表后得到的等效電路如圖乙所示,這樣就可以很清楚地看清電路的結(jié)構(gòu)了。

  電路簡化方法:

  (1)電流分支法:先將各節(jié)點(diǎn)標(biāo)上字母,判斷各支路元件的電流方向,按電流流向,自左向右將各元件、節(jié)點(diǎn)、分支逐一畫出,加工整理即可。

  (2)等勢點(diǎn)排列法:標(biāo)出節(jié)點(diǎn)字母,判斷出各節(jié)點(diǎn)電勢的高低,將各節(jié)點(diǎn)按電勢高低自左向右排列,再將各節(jié)點(diǎn)間的支路畫出,然后加工整理即可。

  說明①節(jié)點(diǎn)是電路中兩條以上的支路連接點(diǎn)。

 、诮o節(jié)點(diǎn)標(biāo)字母時(shí),兩節(jié)點(diǎn)間有導(dǎo)線時(shí)可作為一個(gè)節(jié)點(diǎn),標(biāo)上相同的字母。

 、蹖(duì)于不易判斷電勢高低的部位,可用假設(shè)法。

 、茈娏鞣种ХㄍǔEc等勢點(diǎn)排列法結(jié)合使用。

  直流電路的動(dòng)態(tài)分析方法:

  1.動(dòng)態(tài)直流電路定性問題的分析方法

  (1)程序法

  基本思路是“部分→整體→部分”,即先從電路的局部變化人手確定總電阻的變化,再由歐姆定律確定總電流、路端電壓U的變化,接著確定干路上定值電阻兩端電壓的變化,支路上定值電阻中電流的變化,最終確定可變部分的電流、電壓等變化情況。由局部到整體,由內(nèi)部到外部,由干路到支路,層層剝離逐步確定。流程圖如下:

  (2)“串反并同”結(jié)論法

  所謂“串反”,當(dāng)電路中某器件阻值增大時(shí),與其串聯(lián)或間接串聯(lián)的器件中電流、兩端電壓、消耗的功率都減;所謂“并同”.當(dāng)電路巾某器件阻值增大時(shí),與其并聯(lián)或間接并聯(lián)的器件中電流、兩端電壓、消耗的功率都增大。即

  用此法判斷時(shí),需注意電源內(nèi)阻不計(jì)時(shí)路端電壓恒定的特性:

  (3)極限法

  當(dāng)電路中元件的阻值增大時(shí),可將其阻值增大到無窮大,按斷路狀態(tài)去討論;當(dāng)電路中元件的阻值減小時(shí),可將其阻值減小到零,按短路狀態(tài)來討論。因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。但在分壓器電路、雙臂回路中要注意可能會(huì)出現(xiàn)的非單調(diào)變化。即在分壓器電路、雙臂回路中要慎用極限法。

  附注:兩種特殊電路動(dòng)態(tài)變化

  含容電路的分析與計(jì)算方法:

  1.穩(wěn)態(tài)含容直流電路電容器處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),相當(dāng)于斷路,此時(shí)的電路具有以下兩個(gè)特點(diǎn):

  ①電容器所在支路無電流,與電容器直接串聯(lián)的電阻相當(dāng)于一根無電阻導(dǎo)線;

 、陔娙萜魃系碾妷壕褪桥c含有電容器的那條支路并聯(lián)部分電路的電壓。分析清楚電路中各電阻元件的連接方式,把握電路在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)所具有的上述兩個(gè)特點(diǎn),是解決穩(wěn)態(tài)含容直流電路問題的關(guān)鍵。另外還需注意:

  a.簡化電路時(shí)可以把電容器處電路作為斷路,簡化電路時(shí)可以去掉,在求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。

  b.電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充放電。若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電?赡稀鱍 =C△U計(jì)算電容器上電荷量的變化。

  c.在直流電路中,如果串聯(lián)或并聯(lián)了電容器應(yīng)該注意,在與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,所以該支路中電阻不起降低電壓的作用,其作用僅相當(dāng)于一段導(dǎo)線,但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差;如果電容器與電源并聯(lián),電路中有電流通過,電容器兩端的充電電壓不是電源電動(dòng)勢E,而是路端電壓U。

  d.在含容電路中,當(dāng)電路發(fā)生變化時(shí),除了要判斷或計(jì)算電容器兩端的電壓外,還需注意電容器兩極板上所帶電荷的電性是否發(fā)生了改變,即在動(dòng)態(tài)變化的過程中電容器是否發(fā)生了先放電再反向充電的現(xiàn)象,若是則達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后電容器所帶電荷量的改變量等于初、末狀態(tài)下電容器所帶電荷量絕對(duì)值之和。

  2.動(dòng)態(tài)含容直流電路當(dāng)直流電路發(fā)生動(dòng)態(tài)變化時(shí),電容器兩端電壓一般也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變,從而在電路中產(chǎn)生短暫的充放電過程。在此短暫過程中,電容器所在支路中電流方向、電勢高低的判定,需從電容器兩極板所帶電荷的電性、電容器兩端電壓的升降情況著手分析:充電時(shí)電流流人帶正電的極板,放電時(shí)電流從帶正電的極板流出。

  3.電容器與帶電粒子的結(jié)合在含容電路中,相當(dāng)多的題目涉及帶電粒子在乎行板問的平衡或運(yùn)動(dòng)的問題。在這類問題中,通常需要利用平衡條件或牛頓運(yùn)動(dòng)定律來確定板間場強(qiáng)的大小和方向,進(jìn)而確定板間電壓,從而與直流電路聯(lián)系起來。

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