高中物理电路简化

例谈综合法简化电路

一、简化电路的具体方法

1.支路电流法:电流就是分析电路的核心。从电源正极出发顺着电流的走向,经各电阻外电路巡行一周至电源的负极,凡就是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡就是电流有分叉地依次流过的电阻均为并联。

例1:试判断图1中三灯的连接方式。

【解析】由图1可以瞧出,从电源正极流出的电流在A点分成三部分。一部分流过灯L1,一部分流过灯L2,一部分流过灯L3,然后在B点汇合流入电源的负极,从并联电路的特点可知此三灯并联。

【题后小结】支路电流法,关键就是瞧电路中哪些点有电流分叉。此法在解决复杂电路时显得有些力不从心。

2.等电势法:将已知电路中各节点(电路中三条或三条以上支路的交叉点,称为节点)编号,按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来(接于电源正极的节点电势最高,接于电源负极的节点电势最低,等电势的节点用同一数码)。然后按电势的高低将各节点重新排布,再将各元件跨接到相对应的两节点之间,即可画出等效电路。

例2:判断图2各电阻的连接方式。

【解析】(1)将节点标号,四个节点分别标上1、2。

(2)将各个节点沿电流的流向依次排在一条直线上。

(3)将各个电路元件对号入座,画出规范的等效电路图,如图3所示。

(4)从等效电路图可判断,四个电阻就是并联关系。

【题后小结】等电势法,关键就是找各等势点。在解复杂电路问题时,需综合以上两法的优点。

二、综合法:支路电流法与等电势法的综合。

注意点:(1)给相同的节点编号。

(2)电流的流向:由高电势点流向低电势点(等势点间无电流),每个节点流入电流之与等于流出电流之与。

例3:由5个1Ω电阻连成的如图4所示的电路,导线的电阻不计,则A、B间的等效电阻为_______Ω。

【策略】采用综合法,设A点接电源正极,B点接电源负极,将图示电路中的节点找出,凡就是用导线相连的节点可

认为就是同一节点,然后按电流从A端流入,从B端流出的原则来分析电流经过电路时的各电阻连接形式就表现出来了。

【解析】由于节点A、D间就是用导线相连,这两点就是等势点(均标1),节点C、F间就是用导线相连,这两点就是等势点(均标2),节点E、B间就是用导线相连,这两点就是等势点(均标3),则A点电势最高,C(F)次之,B点电势最低,根据电流由高电势流向低电势,易得出各电阻的电流方向。

由于电阻R1,R2均有一端接点1,另一端接点2;电阻R4,R5均有一端接点2,另一端接点3;电阻R3一端接点1,另一端接点3,易得其等效电路如图5所示。

或者用图4中所标电流方向,也可得其等效电路如图5,相比第一种方法更简单。故AB间总电阻力0.5Ω。

【题后小结】在分析电路时,首先应找出各个节点,凡就是用导线相连的两节点就是等势点,可以等效为一个节点(如图4中的A与D、C与F、E与B),连在两个相邻的节点间的电阻就是并联的(如图4中的电阻1与电阻2,电阻4与电阻5),当把最基本的电路等效后,再对高一级电路进一步分析,即电阻1、2并联后与电阻4、5并联后串联,之后再与电阻3并联。这种逐级分析的方法在分析等效电路中就是很有效的。(此方法侧重于等电势法)

但就是,若将图4改为图6,即使画出等效电路图5,(按习惯总将电流表瞧作导线),也无济于事,而且将电流表置于图5中的合适位置更就是难上加难。若根据图中的电流方向则易得:电流表A1测的就是电阻R2与R3的电流之与;

电流表A2测的就是电阻R1与R2的电流之与;电流表A3测的就是电阻R3与R4的电流之与。

注:有些初学者凭感觉认为:电流可以沿A→C→D…方向流动,这就是错误的。因为电流由高电势点流向低电势点,不可能由点1(A)经点2(C)又流回点1(D)。其它点同理可得电流流向。

三、含电容器、电流表、电压表的复杂电路:画等效电路时,①电流表视为导线,电容器、电压表视为断路(若考虑内阻,则将其视为一个大电阻),与电容器、电压表串联的用电器视为短路即可。②画等效电路图的同时,根据图中电流方向将电流表接入电路;根据图中所标节点数字,将电压表与电容器接入电路。③无电流的支路删去即可。