电路分析简化

电路简化的基本原则初中物理电学中的复杂电路可以通过如下原则进行简化：•第一：不计导线电阻，认定R线≈0。有电流流过的导线两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。•第二：开关闭合时等效于一根导线；开关断开时等效于断路，可从电路两节点间去掉。开关闭合有电流流过时，开关两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压（电路中没有其他断点）。•第三：电流表内阻很小，在分析电路的连接方式时，有电流表的地方可看作一根导线．•第四：电压表内阻很大，在分析电路的连接方式时，有电压表的地方可视作断路，从电路两节点间去掉．•第五：用电器（电阻）短路：用电器（电阻）和导线（开关、电流表）并联时，用电器中无电流通过（如下图示），可以把用电器从电路的两节点间拆除（去掉）．•第六：滑动变阻器Pa段被导线（金属杆）短接不工作，去掉Pa段后，下图a变为图b．•第七：根据串、并联电路电流和电压规律“串联分压、并联分流”分析总电流、总电压和分电流、分电压的关系。•第八：电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流，电压表和哪个用电器并联就测哪个用电器的电压。判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法。•第九：电压表原则上要求并联在电路中，单独测量电源电压时，可直接在电源两端。一般情况下，如果电压表串联在电路中，测得的电压是电源两端电压（具体情况见笔记）。电流表直接接在电源两端会被烧坏，且让电源短路，烧坏电源。AAab图apappbpb图b第十：如果导线上（节点之间）没有用电器（开关，电流表除外），那么导线上的各点可以看做是一个点，可以任意合并、分开、增减。（此法又称节点法）例如：abababaaabbb电路简化步骤第一步：按照题目要求将断开的开关去掉，将闭合的开关变成导线。第二步：将电流表变成导线（视具体情况也可保留）。第三步：去掉电压表。第四步：合并(或者换位）导线上的节点。（此步骤在电路中用电器比较多，且相互纠结时，采用）第五步：画出等效电路图，判断各用电器是串联还是并联。第六步：在原电路中利用原则七、八判断电流表和电压表各测量哪个用电器的电流和电压。•第七步：将电压表和电流表添加到等效电路图中，分析各电流表和电压表示数之间的关系。（利用原则七）经典例题选讲例1：在如下电路图中，开关S闭合后，电压表V1的示数是2.5V,V2的示数是1V,如果A2的示数是0.2A,那么A1的示数是多少？试求两只灯泡两端的电压。分析：第一步：将开关变成导线；第二步：将电流表变成导线；第三步将电压表去掉。第四步（略）第五步：判断用电器连接方式V2V1sL1L2A1A2很显然，电路中两个灯泡是串联的。第六步：根据原则四，知道电压表V2处断开，所以没有电流从A1流过，示数为零；根据滑移法知道V1和电源并联，测电源两端电压。V2和L2并联，测L2两端电压。第七步：等效电路图如下：v1v2L1L2A2A1流过两个灯泡的电流？根据等效电路图,可知所求I1=I2=0.2AU1=2.5V-1V=1.5VU2=1VV2V1A1A2V3例2：如图示，开关s闭合后下列各电压表示数的关系是，各电流表示数之间的关系是。分析：第一步：把开关变成导线；第二步：把电流表变成导线；第三步：去掉电压表；第四步（略）；第五步：判断各用电器的连接方式：L1L2s第六步：根据原则七和原则八以及滑移法或去源法判断电流表和电压表各自所测量的对象。①在原电路中，去掉电压表，可以发现电流表A1和A2都与灯泡串联，所以电流表示数相等；②用滑移法可以判断出V1测L1两端的电压，V2测电源两端的电压；V3测L2两端的电压。第七步：等效电路图如下A1A2V2V1v3L1L2例3:电路开关闭合后，v1、v2、v3的示数分别是8V、9V、4V，则L1、L2、L3两端的电压各是多少？V2V1V3L1L2L3S所求的电压关系式为：U2=U1+U3I1=I2解：根据“十原则，七步骤”可以得到该电路的等效电路图如下：V1V2V3从等效图可以得到如下方程组：L1L2L3UL1+UL2=8VUL2+UL3=9VUL3=4V解得：UL1=3vUL2=5vUL3=4V例4：如图所示，已知两只灯泡L1和L2是串联的，则在①、②和③三个电表中（电流表或电压表）判断正确的是()A.①是电流表，②和③是电压表；B.①和③是电压表，②是电流表；C.①和②是电流表，③是电压表；D.①②和③都是电流表L2L1321分析：本题可用排除法解答。将A答案的各表填入三个位置中，根据“十原则，七步骤”电路图简化为：L2很明显,不符合题意。将B答案各表填入图中，电路可简化为：A这种填法符合题意。把C答案各表填入电路中，电路L1被断路，简化后的电路图和A答案相同，不合题意。把D答案各表填入图中，电源短路，两个灯泡没有电流流过，不合题意。所以选择答案B.B识别串、并联有三种方法，⑴、电流法；⑵、等效电路法；⑶、去表法。•⑴、电流法：即从电源正极出发，顺着电流的流向看电流的路径是否有分支，如果有，则所分的几个分支之间为并联，（分支前后有两个节点）如果电流的路径只有一条（无分支点），则各元件之间为串联。此方法学生容易接受。•⑵、等效电路法：在电路中，无论导线有多长，只要其间没有用电器都可以看成是同一个点。因此，我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路。1.画等效电路⑶、去表法：由于电压表的内阻很大，并联在电路中时，通过它的电流很小，可忽略不计。故在电路中去掉电压表，不会影响电路结构，电压表所在之处可视为开路。而电流表的内阻很小，串联在电路中几乎不影响电路的电流强度，因而，在电路分析中，可视其为一根导线，去掉后改成一根导线即可。•拆除法要求：⑴、去掉被断路的元件；⑵、去掉已被短路的元件；⑶、用“去表法”去表，其原则是“电压表处是断路，电流表”。在去掉电压表时，要分析电压表读出来的是哪部分电路两端的电压，可用等效电路法进行分析。四、有关“电路变化”分析•1、开关的通、断造成电路的变化变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。电路中有多个开关，通过开关闭合和断开的状态变化，往往会使各用电器的连接关系发生变化，而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻，从而使电路中的电压、电流、电功率等数值发生变化（也有改变电路结构的）。有关变化电路，应在学会识别“部分电路短接”和学会识别串并联电路的基础上，掌握分析变化电路的基本思路。•2．滑动变阻器变化问题•滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了，或是引起电路结构的变化，或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。•典型例题：如图8所示电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表和电压表的示数变化情况是[]A、电流表和电压表的示数变大B、电流表和电压表的示数变小；C、电流表示数变小，电压表示数变大；D、电流表示数变大，电压表示数变小。B•例1如图1-1所示的电路，开关S闭合后，判断电路的连接情况及各电表的测量对象。•。例3如图3-1所示，判断V表的测量对象例4如图4-1所示，滑动变阻器的滑片P向右移动时，各电表示数变化情况。首先把V表当作断路去掉，很明显电路的连接是串联，滑动变阻器在这里相当于是个定值电阻，因此无论滑片如何移动，电路中的总电阻未变，因此A表的示数不变，再根据电路简化原则5，可以把滑动变阻器R1看作两个定值电阻，如图4-2所示，则V表测Rb和R2，当滑片P向右移动，实际是Rb的电阻在变小，因此V表测的R2和Rb的总电阻在变小，因此V表的示数变小。•例5在图5所示的电路中,电源电压不变。闭合开关K，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则（）•A．灯L可能变亮B．灯L亮度可能不变•C．电阻R可能断路D．电阻R可能短路C•例6如图6-1所示，电源电压保持不变，闭合开关S，滑片P向右移动，各电表的变化情况怎样。Rpa增大，电流表1示数减小；灯泡电流不变，电流表2示数减小；Rpb变小，电压表测量电源电压，不变如何画等效电路图•一.电流路径的优先走法•把电流比作一个“人”，它所走过的路径有一定的规律可循。电流表，电压表示数是多少？•小结：等效电路图的画法与解题的一般步骤•1.认真审题，在草稿纸上画出原图，并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下；2.根据电流路径的优先走法，把没有电流经过的元件用橡皮擦擦掉，同时将断开的开关及与其串联的元件与擦掉，闭合的开关，电流表，用导线代替；电压表去掉。•3.正确分析电路的连接方式，明确电流表测哪部分电路的电流，电压表测谁的电压，再将电路图整理，即画出了等效电路图；•4.把已知条件尽可能标注在等效电路图上；5.找出所求的物理量与等效图哪个量对应，然后根据串、并联电路的特点，特别注意电源电压不变，定值电阻的阻值不变，正确运用电学公式来分析解答。