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文檔簡介
1、自路簡化的基本原則初中物理電學中的復雜電路可以通過如下原則進行簡化:? 第一:不計導線電阻,認定R線0。有電流流過的導線兩端電壓為零,斷開時開關兩 端可以測得電壓(電路中沒有其他斷點)。?第二:開關閉合時等效于一根導線;開關斷開時等效于斷路,可從電路兩節點間去掉。開關閉合有電流流過時,開關兩端電壓為零,斷開時開關兩端可以測得電壓(電路中沒有其他斷點)。?第三:電流表內阻很小,在分析電路的連接方式時,有電流表的地方可看作一根導 線.?第四:電壓表內阻很大,在分析電路的連接方式時,有電壓表的地方可視作斷路,從 電路兩節點間去掉.?第五:用電器(電阻)短路:用電器(電阻)和導線(開關、電流表)并聯時
2、,用電 器中無電流通過(如下圖示),可以把用電器從電路的兩節點間拆除(去掉)./X第六:滑動變阻器Pa段被導線(金屬桿)短接不工作,去掉 Pa段后,下圖a變為圖a ba第七:根據串、并聯電路電流和電壓規律 串聯分壓、并聯分流”分析總電流、總電壓 和分電流、分電壓的關系。第八:電流表和哪個用電器串聯就測哪個用電器的電流,電壓表和哪個用電器并聯 就測哪個用電器的電壓。判斷電壓表所測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在電路中,單獨測量電源電壓時,可直接在電源兩端。 一般情況下,如果電壓表串聯在電路中,測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被燒壞,且
3、讓電源短路,燒壞電源。第十:如果導線上(節點之間)沒有用電器(開關,電流表除外),那么導線 上的各點可以看做是一個點,可以任意合并、分開、增減。(此法又稱節點法)例如:電路簡化步驟第一步:按照題目要求將斷開的開關去掉,將閉合的開關變成導線。第二步:將電流表變成導線(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)導線上的節點。(此步驟在電路中用電器比較多, 且相互糾結時,采用)第五步:畫出等效電路圖,判斷各用電器是串聯還是并聯。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量哪個用電器 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
4、 數之間的關系。(利用原則七)經典例題選講例1 :在如下電路圖中,開關 S閉合后,電壓表V1的示數是2.5V,V2的示數是1V, 如果A2的示數是0.2A,那么A1的示數是多少?試求兩只燈泡兩端的電壓。分析:第一步:將開關變成導線;第二步:將 電流表變成導線;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,電路中兩個燈 泡是串聯的。(A1V2 L1L2第六步:根據原則四,知道電壓表 V2處斷開,所以沒有電流從 A1流過,示數為 零;根據滑移法知道V1和電源并聯,測電源兩端電壓。 V2和L2并聯,測L2兩端電壓。G5第七步:等效電路圖如下:根據等效電路圖,可知所求li=l2=
5、0.2A U i=2.5V-1V=1.5V U 2=1V例2 :如圖示,開關s閉合后下列各電壓表示數的關系是 ,各電流表示數之間的關系是。分析:第一步:把開關變成導線;第二步:把 電流表變成導線;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:根據原則七和原30則八以及滑移法或去源法 |_i 判斷電流表和電壓表各自所測量的對象。在原電路中,去掉電壓表,可以發現電流表A1和A2都與燈泡串聯,所以電流表 示數相等;第七步:等效電路圖如下AV3所求的電壓關系式為:U2 =U1 +U3I 1 =l 2例3 :電路開關閉合后, L3兩端的電壓各是多少?v1、 v2、 v3解
6、:根據十原則,七步驟”可以得到該電路的等效.電路圖如下:4-U L2 +U L3 =9V的示數分別是8V、9V、4V,貝V L1、L2、從等效圖可以得到如下方程組:U L3 =4V解得:UL1 =3v U L2 =5v UL3 =4V用滑移法可以判斷出 V1測L1兩端的電壓,V2測電源兩端的電壓;V3測L2兩端的例4 :如圖所示,已知兩只燈泡L1和L2是串聯的,則在、和三個電表中(電流表或電壓表)判斷正確的是 ()A.是電流表,和是電壓表;B.和是電壓表,是電流表;C.和是電流表,是電壓表;D.和都是電流表分析:本題可用排除法解答。將 A答案的各表填入 三個位置中,根據 十原則,七步驟”電路圖
7、簡化為: 很明顯,不符合題意。將B答案各表填入圖中,電路L2可簡化為:1 |這種填法符合題意。I1|I例5:如圖所示,當接通開關 動,則故障可能是(A . L1的燈絲斷了C . L1的接線短路把C答案各表填入電路中,電路 L1被斷路,簡化后的電路圖和 A答案相同,不合 題意。把答案各表填入圖中,電源短路,兩個燈泡沒有電流流過,不合題意。 所以選擇答案B.S后,發現電流表指針偏轉,電壓表指針不B . L2的燈絲斷了D . L2的接線短路(V初中物理電學綜合問題難點突破電學綜合題歷來是初中物理的難點,在近幾年的中考題中屢屢出現,由于試題綜合性強,設置障礙多, 如果學生的學習基礎不夠扎實,往往會感到
8、很難。在實際教學中,許多教師采用的是題海戰術”,無形加重了學生學習的課業負擔。探索和改進電學綜合問題教學,是一項很有價值的工作。在長期的初中教學實踐中,本人逐步探索了一套電學綜合問題教學方案,對于學生突破電學綜合問題中的障礙有一定效果。一、理清短路概念。在教材中,只給出了 整體短路”的概念, 導線不經過用電器直接跟電源兩極連接的電路,叫短路。”而在電學綜合題中常常會出現局部短路的問題,如果導線不經過其他用電器而將某個用電器(或某部分電路) 首尾相連就形成局部短路。 局部短路僅造成用電器不工作,并不損壞用電器,因此是允許的。因它富于變化成為電學問題中的一個難點。片圖1局部短路概念抽象,學生難以理
9、解。可用實驗幫助學生突 破此難點。實驗原理如圖 1,當開關S閉合前,兩燈均亮(較 暗);閉合后,L1不亮,而L2仍發光(較亮)。為了幫助初中生理解, 可將L1比作是電流需通過的 一座高山” 而開關S的短路通道則比作是 山里的一條隧洞”。有了 隧洞”, 電流只會走隧洞”而不會去爬山”。二、識別串并聯電路電路圖是電學的重要內容。許多電學題一開頭就有一句如圖所示的電路中”如果把電路圖辨認錯了,電路中的電流強度、 電壓、電阻等物理量的計算也隨之而錯,造成全軍覆沒”的局面,所以分析電路是解題的基礎。初中電學一般只要求串聯、 并聯兩種基本的連接,不要求混聯電路。區分串、并聯電路是解電學綜合題的又一個需要突
10、破的難點。識別串、并聯有三種方法,、電流法;、等效電路法;、去表法。、電流法:即從電源正極出發,順著電流的流向看電流的路徑是否有分支,如果有,則所分的幾個分支之 間為并聯,(分支前后有兩個節點)如果電流的路徑只有一條(無分支點),則各元件之間為串聯。此方法學生容易接受。、等效電路法: 此方法實質上運用了 龜位”的概念,在初中物理中,電壓的概念,是通過水位差”的類比中引入的。那么,可借助于 高度差”進行類比,建立 一樣高的電位”概念。可以通過類比手法,例如:如果某學 校三層樓上有初三、初三、初三三個班級,二層樓上有初二、初二、初二三個班級,那么初三年 級與初二年級任意兩個班級之間的高度差”是一樣
11、的,都相差 一層樓”。因為初三年級各班處于 一樣高”的三層樓上,而初二年級各班級處于一樣高”的二層樓上。在電路中,也有一樣高電位”的概念。在電路中,無論導線有多長,只要其間沒有用電器都可以看成是同一個點,即電位一樣高”。因此,我們可以找出各元件兩端的公共點畫出簡化的等效電路。圖2、圖3是對各電阻的連接情況分析。111111Ri卜山龜位一樣高”,可以簡化為圖3。在如上圖2紅線上各個點都與電源正極電位一樣高”,藍線部分與電源負極圖3中,R1、R2、R3的并聯關系也就顯而易見了。、去表法:由于電壓表的內阻很大,并聯在電路中時,通過它的電流很小,可忽略不計。故在電路中去掉電壓表,不會影響電路結構, 電
12、壓表所在之處可視為開路。而電流表的內阻很小, 串聯在電路中幾乎不影響電路的電流強度,因而,在電路分析中,可視其為一根導線,去掉后改成一根導線即可。三、表格分析法”整理解題思路不少初中生反映,電學習題涉及概念、公式多,解題頭緒多,容易出錯。要突破這個難點,關鍵在于整理出清 晰的解題思路。四、有關電路變化”分析不少同學反映 變化的電路難,不知從何下手 ”。這是因為分析變化的電路涉及的內容廣,考慮的問題深。 對電阻、電流強度、電壓及電功率相互關系的分析,稍有不慎就會造成連錯反應,得出錯誤的結論。這是電學 綜合問題的又一個難點。變化電路主要是通過開關或滑動變阻器的改變來富于電路變化的。電路中有多個開關
13、,通過開關閉合和斷開的狀態變化,往往會使各用電器的連接關系發生變化,而滑動變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻,從而使電路中的電壓、電流、電功率等數值發生變化(也有改變電路結構的)。有關變化電路,應在學會識別 部分電路短接”和學會識別串并聯電路的基礎上,掌握分析變化電路的基本思路。1、開關的通、斷造成電路的變化當開關處在不同狀態時,由于斷路和短路,接入電路中的用電器,及其用電器之間的連接方式一般要發生變化,因此首先要在原電路的基礎上畫出各種情況下的實際電路。改畫時要根據電流的實際情況,運用拆除法”。拆除法要求:、去掉被斷路的元件;、去掉已被短路的元件;、用去表法”去表,其原則是 電壓表處
14、是斷路,電流直過電流表 ”。在去掉電壓表時,要分析電壓表讀出來的是哪部分電路兩端的電壓,可用等效電 路法進行分析。例題:如圖5所示電路中,電源電壓保持 4伏,L1的電阻為4歐,L2、L3的電阻均為16歐 求:、S1、S2都斷開時,電流表和電壓表的示數。、S1、S2都接通時,整個電路消耗的電功率。例題分析:在題中的當開關處于閉合或斷開 的兩種情況下電路結構發生了變化,可進行電路的改畫,見圖 6。原電路圖注:圖中虛線部分是要去掉的部分。在用去表法”去掉電流表電壓表后,要分析它們分別測量哪一個用電器的哪一個物理量。電壓表L1與電可借助于 等電位”進行分析。在圖7中,紅線、藍線、黑線分別是三個同電位點
15、”由圖7中可見,解:當S1、電流表讀數S2都斷開時,丄L1、L3串聯。4卩40+1600.2 A壓表V均加在藍線與黑線之間,所以電壓表是L兩端的電壓。電壓表讀數 打二工二 7 二 當S1、S2都接通時,L2、L3并聯。總電阻幾,二 2(4廳P = =- = 2W總功率匚 2 滑動變阻器變化問題滑動變阻器連入電路中的有效電阻發生變化了,或是引起電路結構的變化, 或是引起電路中電壓、 電流、電功率的變化。典型例題:如圖8所示電路中,電源電壓不變,當滑動變阻器的滑片向右滑動時, 電流表和電壓表的示數變化 情況是|_|曠一R】Rea、電流表和電壓表的示數變大;B、電流表和電壓表的示數變小;C、電流表示
16、數變小,電壓表示數變大;D、電流表示數變大,電壓表示數變小。有關滑動變阻器的此類型問題,解題關鍵是:、弄清滑動變阻器原理,滑片滑動時電阻是變大還是變小?、弄清物理量是否變化,一般來說,電源的電壓,定值電阻的阻值是不變,其它的物理量都是變化的;、弄清 電壓表讀數讀出的是哪一個電器兩端的電壓;、利用表格整理分析問題的思路。上例題表格分析如下:有關R1有關R2總電路關系電流1I1I2I ?串聯電流相等電壓U1 ?U總不變U 總 -U1+U2電阻R1不變R2 fR總R 總 -R1+R2由電阻橫向關系可知, 因R1不變,R2變大,故R總 將變大;再由總電路縱向關系可知,R總變大,U總不變,故I將變小(電
17、流表讀數);因串聯電路電流相等11-1 ;再由有關R1縱向關系可知,I1變小,R1不變,故U 1將變小(電壓表讀數變小)。滑動變陽.器對電路的影響分析在各地區各年的中考題當中,滑動變阻器動態變化電路分析歷來是中考的一個重 要考點,多以選擇題和填空題的形式岀現。由于這種考題綜合了歐姆定律、串并聯電路 特點.滑動變阻器等較多營點,思維過程較長,能有效;也考查了學生掌握知識.應用 知識與邏輯思維能九 很割題者青瞇。也正因為如此,此類題型能正確解答岀來的考 生較少。為此本人總結了滑動變阻器動態變化電路解題方法,以供大家參考。解題步驟:(1)簡化電路;(2)判斷電路連接方式;(3)判斷電流表和電壓表的
18、測量對象;(4)先整體再局部、先定阻部分再變阻部分分析電路中的電阻電壓電流變化 情況。限于篇幅,前三歩這里就不詳述了.一、滑動變阻器和用電器串聯:如圖電源電壓保持不變,開關閉合后,當滑片P向右移動時,電流表和電壓表的示數如何變化?分析:當滑片P向右滑動時,滑動變阻器的電阻Rp増大,電 路總電阻R增大,所以電流減小(即示數減少)。滑動變阻器的電壓Up増大還是減小呢?滑動變阻器的電 阻Rp增大而電流&減小,根據公式UP = 1PRp,Up的大小是 如何變化呢?其實,根據Rp増大而Zp減小這是不能判斷S的變化情況 的。所以我們要用另一種方法來錢出判斷:即UP = U-U 因此要先判斷岀燈泡電壓UL的
19、變化。燈泡的電壓lh = gR“因為II變小,Rl不變,所以Ul變小(即伺)示數減少)。滑動變阻器的電壓不變,3變小,所以s變大。(即(示數増大)。 以上分析過程我們可用以下簡潔的方式表示。以上分析過程我們可用以下簡潔的方式表示。整體電陰電壓電流P 右移-* Rp t f R tu不變Rl 不變f IlRl I f 51 -* I.局部定阻部分電壓電流U 不變(U 一)t局部變陰部分電壓電流思維點撥,也可以這樣理解的變化:串耽電昭中電粗大的電壓大,滑動變瞅器的電R JS大,它的電壓裁大;因總電壓不變,貝它用電器電壓朋滅小(貝它用電器的電齟柑對械小)。二、滑動變阻器和用電器并聯:如圖2,電源電壓
20、保持不變,開關閉合后,當滑片P向右移動時,電流 表和電壓表的示數如何變化? *分析:當滑片P向右滑動時,滑動變阻器的電阻 Rp增大,所以電路總電阻尺總增大,電源電壓不變,所 以總電流f歩減小(即示數減小);滑動變阻器電壓總 是等于電源電壓,因變阻器電阻用p增大,故變阻器電 流“減小(即示數減少)。燈泡的電壓5因為總是 等于電源電壓,所以5不變(即示數不變),燈泡的 電阻&不變,所以電流丘不變(即示數不變)。“以上分析過程我們可用以下簡潔的方式表示。P 右移-*Rp t & t *U 6不變2整體電阻電壓電流宀Rl不變f IlRl不變f 5不變f 不變。局部定阻部分電壓電流“局辭變陰,辭分電壓電流“Up 不變、Rp t ( 5% ) I Ip I f O l。注意:1、當滑片P向左滑動滑到最左端時,R尸0,電路被短路,和ED示 數為0。和及電源會燒毀。q2、滑動變阻
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