“添枝加叶”巧设计

□ 欧忠祥

“添枝加叶”巧设计

□ 欧忠祥

根据要求设计电路，是电学学习中要求学生应掌握的基本技能.要设计出符合要求的电路，必须在熟悉基本电路特点的基础上才能进行，具体地说应该把握以下基本原则：

1.如果几个用电器的工作互不影响，则它们属于并联；若工作相互影响，则它们属于串联.

2.通常情况下，开关应与所控制的用电器串联.

3.在串联电路中，若开关与某用电器并联，当开关闭合时，则该用电器被短接，即相当于没有连入电路.

4.在并联电路中，如果开关控制所有的用电器，则开关应连在干路上；如果开关只控制某支路上的用电器，则开关应连在该支路上.

在把握了电路的几条基本原则后，可根据电路要求，采用“添枝加叶法”来设计电路.即在判断出电路的连接情况和开关的控制作用后，先画一个带有电源的长方形（无需考虑电源短路）如图1所示.然后按设计要求分别将用电器和开关逐一添加到相应的位置，最后，将所画的电路图与设计要求逐一对照，若均符合要求，则所设计的电路就是正确的（并将所画的图进行修饰，得出规范的电路图）.

图1

一、开关串、并联型

例1 近年来，我市新增了不少新能源公交车，在公交车后门的两侧扶手上，各装有一个按钮（相当于一个开关），想要下车的乘客只要按下任何一个按钮，装在驾驶台上的指示灯都会发光.提醒司机有乘客需要下车.请设计一个符合要求的电路图.

解析：根据“乘客只要按下任何一个按钮，装在驾驶台上的指示灯都会发光”可知，这两个按钮（开关）在控制指示灯时是互不影响的，则两按钮（开关）是并联的，可以分别控制指示灯.结合图1，可以画出符合要求的电路图，如图2所示.

图2

点评：本题属于开关并联型，其特点是：只要其中任何一个开关闭合，用电器都能工作.如“一票通过”的表决器就是采用这样的控制电路.

例2 小明同学暑假坐火车去北京，在火车上发现车厢后面有两个厕所，只有当两个厕所的门都关上时，车厢指示灯才会发光，指示牌才会显示“厕所有人”的字样，提醒旅客两个厕所都有人.请你把图3中的各元件符号连接成符合上述设计要求的电路图.

图3

解析：题中要求：只有当两个厕所的门都关上时，车厢指示灯才会发光，据此可以说明两个门（开关）同时控制电路，只有都关闭才会形成闭合的回路.因此两门（开关）应串联，符合要求的电路图如图4所示.

图4

点评：本题属于开关串联型，其特点是：只有开关同时闭合时，用电器才能工作.

例3 举重比赛有甲、乙、丙三个裁判，其中甲为主裁判，乙和丙为副裁判.若裁判认定杠铃已被举起，就按一下自己面前的按钮.要求主裁判和至少一个副裁判都按下自己面前的按钮时，指示杠铃被举起的灯泡L才亮.请画出符合要求的电路图.

解析：由题意可知，主裁判和至少一个副裁判都按下自己面前的按钮时，指示杠铃被举起的灯泡L才亮.由此可知，两个副裁判对应的按钮可以单独工作且互不影响，而主裁判的按钮与副裁判的按钮工作时相互影响，因此两个副裁判对应的开关并联连接后与主裁判对应的开关串联连接，即乙、丙并联后与甲串联.结合图1可画出符合要求的电路图，如图5所示.

图5

点评：本题属于开关串、并联混合型.其特点是：各并联的开关互不影响，与并联的开关相串联的开关起决定作用，可谓主次分明.

二、用电器串、并联型

例4 如图6所示是一个电路盒，面板上有红、绿灯各一个，三个拨动开关S1、S2、S3，为了在不打开盒子的情况下探究盒内的电路结构，小明做了多次实验发现：

（1）当开关S1、S2、S3都闭合时，两灯都亮；

（2）当只闭合开关S1、S3时，两灯都不亮；

（3）当只闭合开关S1、S2时，只有红灯亮；

（4）当只闭合开关S2、S3时，只有绿灯亮.

请你根据上述所探究的情况，画出盒内的电路图.

图6

图7

解析：由要求（3）（4）可知，两灯工作与否互不影响，则可确定两灯是并联的.仔细分析还可以知道，每一要求中只有当开关S2闭合时，才有灯泡发光，显然S2控制的是干路的开关.由要求（3）可知，开关S1控制红灯，由要求（4）可知，开关S3控制绿灯.至此，我们在图1的基础上，按分析的结论在图中逐一添加灯泡和开关.符合要求的电路图如图7所示.

点评：本题属于开关、用电器互不影响型，即各支路开关控制所在支路的用电器.如厨房里照明灯和排气扇的控制电路，电冰箱中照明灯和压缩器的电路等都属于此类问题.

例5 给你下列器材：一个低压电池组、一只小灯泡、一个开关、一只电铃和若干细导线，请你设计一个自动放养奶牛的装置图，要求：用细导线将牛群围住，合上开关后，当

牛在圈内吃草时，房间内的灯亮而铃不响，当有牛碰断了围住的细导线到圈外时，灯亮的同时，电铃会响起来，放牛的人能及时发现.

解析：由“牛碰断了围住的细导线到圈外时，灯亮的同时，电铃会响起来”可知，细导线断开后（相当于一个开关断开），灯泡与电铃串联；当细导线未断时，只有灯泡发光，说明细导线与电铃并联，使得电铃被短接而没有连入电路.符合要求的电路如图8所示.

图8

点评：此题属于用电器被短接（或短路）型.其特点是：在串联电路中，若某用电器被导线或开关短接，该用电器将不能工作，但对其他用电器的工作没有影响.