高中物理电路图的简化、电路动态分析、故障分析专题723
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专题: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。
。
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。
练习
专题:电路的故障分析
一、电路故障的特点
1、断路的特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流强度为零,若外电路中任意两点之间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源联结部分无断点。
2、短路的特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零。
二、电路故障的分析方法
1、仪器检测法
(1)断路故障的判断:用伏特表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若伏特表指针偏转,则该段电路中有断点。
(2)短路故障的判断:用伏特表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若伏特表示数为零时,该电路被短路;当伏特表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路。
【例题】如图所示,电路中灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压为:Uab=0,Ubc=U,Udc=0,Uda=U。则电路的故障为()
A.变阻器R短路 B.变阻器R断路 C.灯泡L1断路 D.灯泡L1和L2都断路
【例题】如图所示,、、是三个完全相同的小灯泡,串联后接在电压为6V 的电路中,原来三个小
灯泡都正常发光,现在三个小灯泡都不亮了.用电压表接在a 、c 两端时,示数是6V ;接在a 、b 两端时,示数是0.接在b 、d 两端时,示数也是0,那么灯丝断了的小灯泡是( ) A 、1L 、2L 、3L 这三个小灯泡中的某一个 B 、1L 和2L C 、1L 和3L D 、2L 和3L
【例题】如图所示的电路中,闭合电键,灯L 1、L 2正常发光.由于电路出现故障,突然发现灯L 1变亮,灯L 2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是(A )
A .R 1断路
B .R 2断路
C .R 3短路
D .R 4短路
★解析:把原电路改画为如图所示的电路,才便于分析.由于电流表示数减小、灯L 2变暗,可推知电路中的总电流减小,路端电压增大,表明外电阻增大,可排除R 3、R 4短路的可能.
又灯L 1变亮、灯L 2变暗,表明灯L 1两端电压增大、灯L 2两端电压减小,由欧姆定律可判断:只能是R 1发生断路.答案:A
同步练习
1.在图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合电键S ,电路正常工作。过了一会儿,灯L 熄灭,两个电表中只有一个电表的示数变大,则下列判断中正确的是 A 、一定是灯L 断路,电流表的示数变小。 B 、可能是灯L 短路,电压表的示数变大。 C 、一定是电阻R 断路,电流表的示数变小。 E
S
1
R 2
R 4
R 1
L 2
L A
3
R E
S
A
1
R 2
R 3
R 4
R 1
L 2
L
1
L 2
L S
A
V
图
D 、可能是电阻R 短路,电压表的示数变大。
4.在图所示的电路中,闭合电键S ,灯L 不亮,电压表V 无示数。若电路中各处均接触良好,除灯L 和电阻R 中的某一个外,其余元件均完好,则下列判断中正确的是( )
A 一定是电阻R 短路,电流表的示数变大。
B 可能是电阻R 断路,电流表的示数变小。
C 一定是灯L 断路,电流表的示数变小。
D 可能是灯L 短路,电流表的示数变大。
5.在如图所示的电路中,闭合电键后,发现灯L 1、L 2都不发光,电流表无示数,为了找出发生故障的原因,现用电压表进行检测,发现a 、b 间的电压和a 、c 间的电压都为6伏,b 、c 间的电压为零,则电路故障可能是( )
A 、L 1断路
B 、L 1短路
C 、L 2断路
D 、L 2短路
6.如图示电路中,电源电压不变,闭合电键S ,灯L 1、L 2都发光,一会儿,其中一灯突然熄灭,两个电表中
只有一个示数减小,则产生这一现象的原因可能是( ) (A) 一定是灯L 1短路,A 表示数减小 (B) 可能是灯L 1断路,V 表示数减小
(C) 可能是灯L 2短路,V 表示数减小 (D) 一定是灯L 2断路,A 表示数减小
7.在图所示的电路中,闭合电键 S ,灯 L 不亮,已知电路中各处均接触良好,除灯 L 和电阻 R 外,其余元件均完好。
(1)请判断该电路中存在的故障可能是 。(请将三种可能填写完整)
(2)为进一步确定故障,小明同学将一个电压表正确并联在灯的两端,闭合电键 S, 观察电压表的示数情况。若电压表有示数,说明故障是 ; 若电压表无示数,说明故障是 。(3) 为进一步确定故障,小华同学再在电路中串联一个电流表,请判断他能否查找出电路的故障,并说明理由 。
8.如图所示的电路中,电源电压保持不变,闭合电键S 后,电路正常工作,一会儿后,电灯突然变亮(没有
V
A a .
.
.
A
b
c
L 1
L 2