高中物理竞赛辅导专题-电路分析
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例析物理竞赛中纯电阻电路的简化和等效变换李进山东省邹平县第一中学计算一个电路的电阻,通常从欧姆定律出发,分析电路的串并联关系。
实际电路中,电阻的联接千变万化,我们需要运用各种方法,通过等效变换将复杂电路转换成简单直观的串并联电路。
本节主要介绍几种常用的计算复杂电路等效电阻的方法。
1、等势节点的断接法在一个复杂电路中,如果能找到一些完全对称的点(以两端连线为对称轴),那么可以将接在等电势节点间的导线或电阻或不含电源的支路断开(即去掉),也可以用导线或电阻或不含电源的支路将等电势节点连接起来,且不影响电路的等效性。
这种方法的关键在于找到等势点,然后分析元件间的串并联关系。
常用于由等值电阻组成的结构对称的电路。
【例题1】在图8-4甲所示的电路中,R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = R ,试求A、B两端的等效电阻R AB。
模型分析:这是一个基本的等势缩点的事例,用到的是物理常识是:导线是等势体,用导线相连的点可以缩为一点。
将图8-4甲图中的A、D缩为一点A后,成为图8-4乙图。
3R 。
答案:R AB =8【例题2】在图8-5甲所示的电路中,R1 = 1Ω,R2 = 4Ω,R3 = 3Ω,R4 = 12Ω,R 5 = 10Ω ,试求A 、B 两端的等效电阻R AB 。
模型分析:这就是所谓的桥式电路,这里先介绍简单的情形:将A 、B 两端接入电源,并假设R 5不存在,C 、D 两点的电势相等。
因此,将C 、D 缩为一点C 后,电路等效为图8-5乙对于图8-5的乙图,求R AB 是非常容易的。
事实上,只要满足21R R =43R R的关系,该桥式电路平衡。
答案:R AB =415Ω 。
【例题3】在如图所示的有限网络中,每一小段导体的电阻均为R ,试求A 、B 两点之间的等效电阻R AB 。
【例题4】用导线连接成如图所示的框架,ABCD 是正四面体,每段导线的电阻都是1 。
求AB 间的总电阻。
教案纸科目名称物理审批意见:课题恒定电流专题学生姓名任课教师温健平学生年级高二授课日期年月日时至时授课形式□AA □AB讲授内容专题一:等效电路图的画法电路化简原则①无电流的支路化简时可去除;②凡用导线直接连接的各点的电势必相等(包括用不计电阻的电流表连接的点)③等电势的各点化简时可合并;④凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。
⑤在外电路,沿着电流方向电势降低。
⑥理想导线可任意长短、变形;⑦理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断路;⑧电压稳定时电容器可认为断路.一、简化电路的具体方法1.支路电流法:电流是分析电路的核心。
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,凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡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。
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,四个电阻是并联关系。
【题后小结】等电势法,关键是找各等势点。
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和等于流出电流之和。
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。
式就表现出来了。
物理竞赛辅导---电学(1)★解电学题的关键..:懂.电路。
例题1、 如图所示的电路中,三个电阻的阻值相等,电流表A 1、A 2、和A 3的内阻均可忽略,它们的读数分别为I 1、I 2和I 3,则I 1:I 2:I 3=___3:2:2___。
2、如图2所示电路,电源的电压U=10V ,电阻R 1=5Ω,R 3=R 4=10Ω,R 2=10Ω,电流表的内阻忽略不计。
则电流表的示数 1.5A 。
3、如图所示电路,当开关闭合后,两灯泡L 1、L 2均发光但未达到额定功率,现将变阻器触片向上移动一段适当的距离(变化足够大,但不会使任何一个器件被烧坏),写出对于L 1、L 2亮度变化以及电流表的读数变化情况的分析结果。
答:(1)L 1将 ▲ (填“变亮”、“变暗”、“亮度不变”、或“无法确定”)。
(2) L 2将 ▲ (填“变亮”、“变暗”、“亮度不变”、或“无法确定”)。
(3)电流表示数将 ▲ (填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”)。
(1)变暗 (2)变亮 (3)减小 ?学以致用1、如图所示的电路中,R 1,和R 2的连接是____串_____联。
若电源电压为6伏,电压表的示数为2V ,则R 1两端的电压为___4V____。
2、如图2所示的电路A 、B 间电压保持不变,电阻R 1、R 2为定值电阻,若断开开关S ,甲、乙均为电流表,两表的示数之比为3:4;若闭合开关S ,甲、乙均为电压表,则两表的示数之比是( B )A .4:3B .3:4C .3:7D .4:73、如右图所示,电压表示数为6V ,电流表示数为0.2A ,若图中虚框内有两只电阻,其中一只电阻R l =l0Ω,则另一只电阻R 2的阻值及其与R l 的连接方式,下列说法中正确的是( C )A 、R 2=10Ω与R l 串联B 、R 2=20Ω与R 1并联C 、R 2=20Ω与R l 串联D 、R 2=10Ω与R l 并联 4、如某人设计了下图所示电路,电路中变阻器的总阻值与电阻R 的阻值相同,电源电压恒定,当他将滑片P 从a 端滑到b 端的过程中,所看到的现象是( C )A .电流表的示数逐渐变大B .电流表的示数逐渐变小图2C .电流表的示数先减小,然后增大到原值D .电流表的示数先增大,然后减小到原值6、如图所示电路中,电源电压不变,开S 闭合,灯 L 1和L 2都正常发光.一段时后,突然其中一灯熄灭,而电流表和电压表的示数都不变,出现这一现象的原因可能是 ( D ) A .灯L 1短路 B .灯 L 2短路 C .灯 L 1断路 D .灯L 2断路5、如图所示,用伏安法测电阻,有两种不同的电路,但由于电流表和电压表的影响均有误差。