如何分析复杂电路的连接方式
2023-11-24杜思璇
杜思璇
准确判断电路中的连接方式,画出等效电路图,是解决初中物理电学问题的基本功。针对中考常考的动态电路的定性和定量分析问题、简单电路组成及识别问题、家用电器多挡位问题,分析的基础都是正确识别用电器的连接方式和各个电表的测量对象。以下结合具体实例,介绍四种常用方法。
方法导思
l方法一:直观判断法
根据串联电路和并联电路的概念与特点,直接确定电路的连接方式。例如图1所示的各元件,首尾顺次相连接在电源两极上,为串联电路;图2两只灯泡首端连在一起,末端也连在一起,再接在电源两极上,为并联电路。
l方法二:电流路径法
让电流从电源正极流出,经过各用电器回到电源负极,如果途中不分流,这些用电器就是串联。如果电流在某处分为几条支路,然后又在某处汇合,这些用电器就是并联的。例如,在图3所示电路中,电流只有流经灯泡L1、L2一条路径,其连接方式为串联;图4中电流有通过S1、L1或S2、L2两条路径的选择,其连接方式为并联。
l方法三:拆除法
拆除电路中任意一个用电器,若其他用电器均能工作,说明这些用电器为并联;若其他用电器都不能工作,说明这些用电器为串联。如图5所示,拆除R1或R2对另一方都没有影响,所以R1与R2并联。
l方法四:节点法
由于一般导线材料的电阻率很小,因此分析问题时往往将导线的电阻忽略不计。在识别电路时,不论导线有多长,只要其中没有电源,导线的两个端点均可以看成同一点。这样就可以找到用电器两端的公共点,再把公共点按照原来的电路连在电源上,就得到了等效电路,从等效电路中就比较容易找出电路的连接方式。
例如,在电路的节点处分别标上相应的字母,相同导线所标的字母相同,得到图6的电路,然后把相同的节点按照原来的电路连在电源上,得到的等效电路如图7所示,进而判断三灯并联也就水到渠成。
但电路中有时有电流表或電压表,使电路的连接方式更难判定。那该怎么办呢?因为电流表的内阻很小,电压表的内阻很大,所以在分析电路的组成方式时,可将电流表看作一根导线,电压表所在部分看作断路。
真题在线
例 (2022·辽宁·沈阳)如图8所示,电源电压保持不变,灯泡灯丝电阻保持不变,闭合开关后,将滑动变阻器的滑片P从中点向右移动的过程中,电压表的示数将______,电流表A2与电流表A1的示数差______,电路的总功率______。(以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”。)
分析:根据方法四,在分析电路时,可将电压表看作断路,电流表看作导线。再根据方法二可知,在闭合开关后,电流有通过灯泡L或滑动变阻器两条路径的选择,所以灯泡L与滑动变阻器并联,电压表测电源两端的电压,电流表A1测滑动变阻器支路的电流,电流表A2测干路电流。
解:因电源的电压保持不变,所以,滑片移动时,电压表的示数不变;
因并联电路中各支路互不影响,所以,滑片移动时,通过灯泡的电流不变;
因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,所以,电流表A2与电流表A1的示数差等于通过灯泡的电流,则两电流表示数的差值不变;
将滑动变阻器的滑片P从中点向右移动的过程中,滑动变阻器接入电路中的电阻变大,通过滑动变阻器的电流变小,所以干路电流也变小,由P = UI可知,电路的总功率变小。
故答案为:不变;不变;变小。
点评:分清电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。