初中节点法分析电路_有关初中物理电路分析题的一些小技巧
emmmmmmm,最近高中学业比较忙,所以就没有在知乎活跃。
国庆到了,我决定,发几篇关于初中各科的一些文章,希望能对师弟师妹们有所帮助。
话不多说,开始正题。
首先,解这种题,你得会一些基本的公式,比如欧姆定律、焦耳定律、功率等等的公式,和两个大规律(即串联电路各处电流相等,并联电路各处电压相等)
这些都是初三课内知识,在此不作过多讲述。
知道这些之后,我们先来讲讲,如何分析电路图。
一 本文可能会涉及的几个词语和公式
①“电压表接在xx的两端”,即电压表两端的导线可以与xx的两端相连通。
②串联分压原理:
(我当时的记法是,电路中哪个物理量不一样,就分哪个)
③断路:相当于一个用电器的电阻突然变得非常非常大
短路:相当于一个用电器的电阻突然变得非常非常小
二 分析电路图
首先搞明白这个图,它内部是以怎样的方式相连的。
分析这种图,我们先把电表作一些变动。
电压表的电阻很大,相当于断路,电流表的电阻很小,相当于导线。
所以可以把电压表遮去不看,电流表当作导线处理。
它的核心部分相当于这个图
显然灯泡与电阻串联,故电流表测总电流。(各处电流相等,随便看作是测哪个都可以)
对于初学者而言,比较难以判断的是电压表的问题。
我们可以这样理解,这题中,如果设电源电压是6V,电灯电压是3V。
那么电灯和电源的总电压是9V,电阻R的电压是3V。
如果电压表测9V,那么就超过量程了,而这是不被允许的。
所以我们默认,它测的是电阻R的电压。
由此我们可以概括出一条规律,也就是:如果电压表接到电源两端的导线上,有其他的用电器(如本题中的电灯泡),那么我们就默认,电压表测的是电路中剩下的那个电阻的电压。
可能有点懵,没事,再来几道。
这题中,电压表接到电源两端的导线上有个电阻
若开关闭合,则电压表接到电源两端的导线上无任何电阻(电流表可以当作导线处理)
那么电压表就测电源电压。
若开关断开,电压表接到电源两端的导线上有个电阻R,那么它就测电灯L的电压。
这题中,
切记一点,如果电压表测的电阻的电压与电源电压相等,那么就记住这个电压表测的是电源电压。因为如果无特殊说明的话,电源电压是不变的,这个对于解电路分析题很有效果。
三 动态电路问题
(在本文中,我们约定一套符号,
首先,我们有如下结论:
如果变阻器滑片往右拉,那么
根据
所以串联电路电压的一个常见规律我们已经明了。即某个用电器,它两端的电阻变大,电压也随之变大。
在并联电路中,这个规律同样成立。
看到电路图,判断一下基本关系
显然变阻器与电灯串联,电压表测变阻器,电流表测总电流。
然后再看题,滑片往右,变阻器电阻变大,因而变阻器电压变大,故
电灯泡的亮度由实际功率决定,因为
这题很快就出来了。
简要分析一下,电压表测电源,开关闭合前后
开关闭合前只有
闭合后
也非常容易就判断出来了。
对于这题而言,我们先看电压表,显然
判断完了之后,我们就把
电压表全部判断完毕,把它们全部遮掉不看,等效于这个图。
两灯泡串联,所以电流表全部测总电流。
这题还是挺考验能力的。
四 节点法与电流表问题。
初中没有涉及“等电位”这个概念,我就扼要地谈谈吧。
如果在某一点上,电流分成几条路,我们就把这个点叫做分流点,标出这个分流点,称之为节点。节点法可以帮助我们判断电流表测谁,也可以简化电路
节点的找法,大概像这样。
电路闭合后,根据电流表相当于导线,电压表相当于断路的原则,我们可以找到这么几个分流点
我们从一个节点开始划线,划到另一个节点处,就像这样。
显然
这是用节点来判断电流表的测量对象,但是真正的节点法并不止于此。
节点法的思路:找到节点,然后再找与它对应的节点,标上1234等数字。
如果导线中没有任何电阻,就把此导线两端标上同一数字,如果有电阻,就标上不同数字。
然后,相同数字组成的导线所联通的是串联关系的电阻
说的挺玄乎,但是操作起来还是很容易的。
我们标成这样
那么梳理一下,
所以可以画等效电路图如下
五 电路故障题的常见解法
这种题目,需要具体问题具体分析,不过我们一般有这么几种思路
①:电压表有示数:说明电压表的两端可以连到电源上,所以电压表与电源相连的导线上不存在断路(可能有短路)
②:电压表有示数,且示数接近电源电压:所测用电器断路,电阻非常大,根据我们上文中已经推导出的规律,电阻越大,电压越大。
③:电压表无示数,电流表有示数:电压表所测用电器短路
④:电流表有示数:电流表与电源相连的导线中,不存在断路。
这几条其实不用死记硬背,做题做多就熟悉了。
例题:
首先电压表无示数,说明存在两种可能性,可能电阻R断路,也可能电灯L短路。
因为电流表有示数,所以电路中不可能存在断路,故障为电灯泡L断路
首先判断各表测谁,显然电压表可以直接与电源连通,它测电源电压。电流表测
因为
但似乎
要使电压表没有示数,且开关没问题,只有一种可能性(排除导线的问题的话),即电流表断路。
而电流表断路,确实也会导致电流表无示数。
故此题答案为电流表断路
六 常见的压轴题二级结论
①如果一个电阻和一个滑动变阻器串联,那么这个变阻器的电功率的变化图象是抛物线
②如果一个电阻和一个滑动变阻器串联,那么这个变阻器的电功率取得最大值时,变阻器电阻和这个与之串联的电阻阻值相等。
第一个二级结论一般可以直接应用。
下面对第二个二级结论予以证明并应用。
设变阻器阻值为
由
设
只需
对于这道题,有奇效。
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