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在我們平時遇到的串并聯電路問題中,最頭疼的莫過于遇到復雜的電路不知如何下手。 雖然,對于數學上復雜電路的計算,可以把電路簡化,變成幾個簡單的問題來求解。 簡化電路的原則是取消漏電和開路元件,保留通路元件,然后按題目要求簡化等效電路。 一些一開始看起來束手無策的復雜困境,經過簡化后會變得簡單易懂串聯和并聯的區別是什么呢,問題的解決也就水到渠成。 在解決復雜的數學問題的同時,我們也會真切地感受到“山水疑惑無路,柳暗花明又一村”的意境。
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錯誤原因分析
有很多方法可以簡化電路。 分析一下我們平時出現壞點的原因,可以看出主要有以下三個問題:
(1)分不清水表測量的是哪部分電路的電壓或電流,導致電路簡化時水表復位不正確。
(2)對基本檢測儀器的工作原理了解不多。 例如,對滑動變阻器的兩種接法(串聯限流接法和分壓接法)的區別和使用條件沒有清楚的認識。
(3)無法正確識別和處理電路中富非電壓內阻。 一般將電容通路串聯的電阻值和理想電流表串聯的電阻值可視為無電壓電阻值,簡化電路時可用理想導線代替; 理想導線或理想電壓表泄漏的電阻值也是無電壓范圍,在簡化電路時,應將這些內阻視為開路,從電路中去掉。
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簡化電路的具體方法
(1)大道電壓法:
電壓是分析電路的核心。 從電源的負極開始,順著電壓的方向,經過內阻和外接電路到達電源的正極。 所有流過電源的電阻值沒有分叉,都是串聯的。 電阻值都是并聯的。
(2)節點跨越法:
將已知電路中的節點編號,按電位從高到低的順序用1、2、3……編號標出(接電源負極的節點電位最高,接電源負極的節點電位高)電源正極電位最低,同號等電位節點合并為一點)。 然后根據電位高低重新排列節點,然后將每個器件連接在對應的兩個節點之間,畫出等效電路。
例:圖1所示電路由5個1Ω內阻連接而成,忽略導線阻值,故A、B間等效內阻為Ω。
攻略:本題采用結點法,即在圖中所示的電路中尋找結點。 所有由導線連接的節點都可以看作是同一個節點。 然后假設電壓從A端流入,從B端流出,來分析通過電路的電壓。 然后顯示每個內阻的連接方式。
分析:將五個內阻按A到B的順序分為R1、R2、R3、R4、R5,它們的節點標記如圖2所示。由于節點R2、R3與A點之間有導線連接,所以這些兩點為等電位點,所以兩個節點可以用相同的數字1表示,當電壓從A點流出時,可以同時流到內阻R1、R2、R3,從A點流出的電壓內阻R1和內阻R2在2點匯合,到達R4和R5之間的節點,所以R4和R5之間的節點也用2標示,而R3和R4和B點之間的節點是一根導線,它們是相連的互為等電位點,所以都用3表示。電壓從內阻R4和R5通過節點3流出,流向內阻R3的電壓直接通過節點3流出。簡化等效電路如下圖3所示。
因此,AB之間的總內阻為0.5Ω。
概括:
分析電路時,首先要找出每個節點。 只要用導線連接的兩個節點是等電位點(當兩個節點之間連接一個內阻可以忽略不計的電壓表或一個理想的電壓表時),就可以等效為一個節點。 兩個相鄰節點之間的內阻并聯(如圖2中的內阻R1和內阻R2,內阻R4和R5),當最基本的電路等效時串聯和并聯的區別是什么呢,再對第一級電路進行進一步分析,即先將內阻R1和內阻R2并聯,再與內阻R4、R5并聯,再串聯,再與內阻R3并聯。 這些逐步分析方法在分析等效電路時非常有效。