Grundläggande principer för kretsförenkling
De komplexa kretsarna i gymnasieskolans fysiska elektricitet kan förenklas med följande principer:
☀För det första: om man ignorerar trådmotståndet, antas det att R-ledningen är ≈0. Spänningen över ledningen med ström som flyter är noll, och spänningen över strömbrytaren kan mätas när den är öppen (inga andra brytpunkter i kretsen).
☀Andra: När omkopplaren är stängd motsvarar det en tråd; när omkopplaren är öppen motsvarar den en öppen krets, som kan tas bort från kretsens två noder. När switchen är stängd och ström flyter är spänningen över switchen noll, och spänningen över switchen kan mätas när den är öppen (det finns inga andra brytpunkter i kretsen).
☀Tredje: Amperemeterns inre motstånd är mycket litet. Vid analys av kretsens anslutningsläge kan platsen med amperemetern betraktas som en tråd.
☀Fjärde: Voltmeterns inre motstånd är mycket stort. När man analyserar kretsens anslutningsläge kan platsen med voltmetern betraktas som en öppen krets och tas bort från kretsens två noder.
☀Femte: Kortslutning av den elektriska apparaten (motstånd): När den elektriska apparaten (motstånd) och ledningen (strömbrytare, amperemeter) är parallellkopplade, går det ingen ström genom den elektriska apparaten (som visas i bilden nedan). , och den elektriska apparaten kan tas bort från kretsens två noder ( ta bort).
☀Sjätte: Segmentet Pa av den glidande reostaten är kortslutet av tråden (metallstaven) och fungerar inte. Efter att ha tagit bort segmentet Pa blir figuren a nedan figur b.
☀Sjunde: Analysera förhållandet mellan total ström, total spänning och delad ström och delad spänning enligt ström- och spänningslagarna för serie- och parallellkretsar "seriedelad spänning, parallellkopplad ström".
☀Åttonde: Om amperemetern är ansluten i serie med någon elektrisk apparat, mät strömmen för den elektriska apparaten, och om voltmätaren är parallellkopplad med någon elektrisk apparat, mät spänningen på den elektriska apparaten. Spänningen som mäts av voltmetern kan bedömas med slipmetoden och källmetoden.
☀Nionde: I princip krävs att voltmetern är parallellkopplad i kretsen. Vid separat mätning av strömförsörjningsspänningen kan den anslutas direkt till båda ändarna av strömförsörjningen.
I allmänhet, om voltmetern är seriekopplad i kretsen, är den uppmätta spänningen spänningen över strömförsörjningen (se anmärkningar för detaljer). Om amperemetern är direkt ansluten till båda ändarna av strömförsörjningen, kommer den att brinna ut, och strömförsörjningen kommer att kortslutas, vilket bränner ut strömförsörjningen.
☀Tionde: Om det inte finns några elektriska apparater (förutom strömbrytare och amperemetrar) på ledningen (mellan noder), kan varje punkt på ledningen betraktas som en punkt, som kan kombineras, separeras, ökas eller minskas godtyckligt. (Denna metod kallas även nodmetod) Till exempel:
02
Kretsförenklingssteg
☀Steg 1: Ta bort den frånkopplade omkopplaren enligt kraven i ämnet och förvandla den stängda omkopplaren till en tråd.
☀Steg 2: Förvandla amperemätaren till en tråd (den kan också behållas efter behov).
☀Steg 3: Ta bort voltmetern.
☀Steg 4: Slå samman (eller transponera) noderna på tråden. (Detta steg används när det finns många elektriska apparater i kretsen och de är intrasslade med varandra)
☀Steg 5: Rita ett ekvivalent kopplingsschema för att avgöra om de elektriska apparaterna är anslutna i serie eller parallellt.
☀Steg 6: Använd principerna 7 och 8 i den ursprungliga kretsen för att bedöma vilken elektrisk ström och spänning amperemetern och voltmetern mäter.
☀Steg 7: Lägg till voltmetern och amperemetern till motsvarande kretsdiagram och analysera förhållandet mellan varje amperemeter och spänningsrepresentationen. (Princip sju)
03
Utvalda föreläsningar om klassiska exempel
☀Exempel 1: I följande kretsschema, efter att omkopplaren S är stängd, är avläsningen av voltmetern V1 2,5V och avläsningen av V2 är 1V. Om läsningen av A2 är 0.2A, vad är läsningen av A1? Hitta spänningen över de två glödlamporna.
bild
Analys: Steg 1: Gör omkopplaren till en tråd;
Steg 2: Förvandla amperemetern till en tråd;
Det tredje steget är att ta bort voltmetern.
Det fjärde steget (utelämnat)
Steg 5: Bestäm den elektriska anslutningsmetoden
bild
Uppenbarligen är de två glödlamporna seriekopplade i kretsen.
Steg 6: Enligt princip 4, vet att voltmetern V2 är frånkopplad, så det går ingen ström genom A1, och avläsningen är noll; enligt slipmetoden är det känt att V1 är parallellkopplad med strömförsörjningen, och mäter spänningen i båda ändarna av strömförsörjningen. V2 och L2 är parallellkopplade och spänningen över L2 mäts.
Steg 7: Det ekvivalenta kretsschemat är som följer:
bild
Enligt motsvarande kretsschema kan det ses att den erforderliga I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
bild
☀Exempel 2: Som visas i figuren, efter att omkopplaren s är stängd, är förhållandet mellan följande spänningsrepresentationer och förhållandet mellan strömrepresentationerna är ___.
bild
Analys: det första steget: gör omkopplaren till en tråd;
Steg 2: Förvandla amperemetern till en tråd;
Det tredje steget: ta bort voltmetern; det fjärde steget (utelämnat);
Steg 5: Bestäm anslutningsläget för varje elektrisk apparat:
bild
Steg 6: Bedöm föremålen som mäts med amperemetern och voltmetern enligt principerna 7 och 8 och slirmetoden eller metoden för att avlägsna källan.
① I den ursprungliga kretsen, om voltmetern tas bort, kan det konstateras att amperemetrarna A1 och A2 är anslutna i serie med glödlampan, så de nuvarande representationstalen är lika;
② Med slipmetoden kan det bedömas att V1 mäter spänningen i båda ändarna av L1, V2 mäter spänningen i båda ändarna av strömförsörjningen och V3 mäter spänningen i båda ändarna av L2.
Steg 7: Det ekvivalenta kretsschemat är som följer:
bild
bild
☀Exempel 3: Efter att kretsomkopplaren är stängd är avläsningarna för v1, v2 och v3 8V, 9V respektive 4V, så vad är spänningarna i båda ändarna av L1, L2 och L3?
bild
Det erforderliga spänningsförhållandet är: U2=U1 plus U3 I1=I2
Lösning: Enligt "Tio Principles, Seven Steps" kan motsvarande kretsschema för kretsen erhållas enligt följande:
bild
Från det ekvivalenta diagrammet kan följande ekvationer erhållas:
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Lösning: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
bild
☀Exempel 4: Som visas i figuren är det känt att de två glödlamporna L1 och L2 är seriekopplade, då är den korrekta bedömningen av de tre amperemetrarna (amperemeter eller voltmeter) i ①, ② och ③ ( )
A. ① är en amperemeter, ② och ③ är voltmetrar;
B. ① och ③ är voltmetrar, och ② är en amperemeter;
C. ① och ② är amperemetrar, och ③ är en voltmeter;
D. ①② och ③ är båda amperemetrar
bild
Analys: Denna fråga kan besvaras med metoden för eliminering. Fyll i tabellerna för svaret på A
Bland de tre positionerna är kretsschemat enligt "tio principer, sju steg" förenklat till:
bild
Uppenbarligen passar det inte in i rubriken.
Fyll i tabellerna för svar B i figuren, kretsen kan förenklas som:
bild
Denna fyllningsmetod passar frågans betydelse.
Fyll i tabellerna för svar C i kretsen, krets L1 är frånkopplad, och det förenklade kretsschemat är detsamma som svar A, vilket inte uppfyller frågans betydelse. Fyll i tabellerna för svaren på D i figuren, strömförsörjningen är kortsluten, och ingen ström flyter genom de två glödlamporna, vilket inte uppfyller frågans betydelse. Så välj svar B.
