電學是初中物理學中很重要的組成部分,在中考中分值約佔物理總分40%。在學習電學知識時,特別是對電路結構的進行分析時,部分同學存在障礙。如,電流從電源的正極出來是通過哪條路徑流向電源的負極?什麼是串聯、什麼是並聯、什麼是短路,什麼又是部分短路?電路中接入電流表或電壓表後,電路的結構又是怎樣的?等等。
學習電學,看懂電路是關鍵。如何正確識別電路,搞清楚各部分之間的連接關係?
將一個複雜的電路通過適當的方法改畫出簡單的串、並聯的電路。這個簡單的電路,叫作原複雜電路的等效電路圖 。對於一些較複雜的電路圖,或者是一些不能直觀判斷,需要採用一些方法分析,把電路簡化,整個電路的等效電路就變得很簡潔、直觀。
識別電路的分析方法很多,常用的是電流走向法,即在導線上標出電流的方向,進而分析出電路的結構。但是,這個方法需要有一定的知識基礎,並不太適合初學者。對於剛剛接觸電學的學生來說,並不清楚電流到底該走哪條路徑,如果電路再複雜一些,就更不知道電流的走向了。
該怎麼辦呢?
下面,三石給小夥伴們介紹一種簡單易學、練練就會、便於記憶,而且適用於所有電路圖,可以說是畫等效電路的殺手鐧——標號法。
何為標號法,先看口訣,就兩部分:標號和畫圖
標號
電路每個節點標號,遵循以下原則:
①從正極開始標1;
②導線連通的所有的節點,標同樣的數字;
③沿著導線過一個用電器(注意:不包括開關和電流表——閉合的開關和電流表看成導線),數字+1,直到遇到電源負極為止;
④同一節點出現不同標號,取小標號;相等則表示短路;
⑤要求所有點的標號要大於等於1,小於等於負極的標號。
畫圖
畫等效電路圖步驟:
①在平面上畫出節點號;
②畫出節點之間的用電器或電錶。
注意事項
(1)當用電器兩端標號不等時,電流從小標號點到大標號點,因為小標號更接近正極;
(2)當用電器兩端標號相等時,相當於一根導線接在用電器兩端,因此用電器短路,沒有電流通過。
下面,三石通過兩個例題詳細介紹節點法是如何幫助我們分析電路的,來吧,與三石一起學習吧。
例題一
如圖所示,電源電壓是6V且保持不變,開關S閉合後,電壓表的示數是2V,則燈L1兩端電壓是 ,燈L2兩端電壓是 。
相信大家一眼就可以看出兩燈泡是串聯的,其實這道題真正想考查的是能否判斷出電壓表測量誰兩端電壓的問題,也就是能否判斷出電壓表是與燈L1並聯還是與燈L2並聯的問題。電路本身並不複雜,但對於剛剛接觸電學的學生來說,是極易判斷錯誤的。
下面我們就利用標號法來判斷電壓表到底與誰並聯
(1)依據標號原則①,將電源正極標1,如下圖所示;
(2)依據標號原則②,將與電源正極用導線相連的所有節點,也就是燈泡L1的右端也標1,如下圖所示;
(3)標1的節點都已標號完畢,再依據標號原則③,經過一個用電器(即L1)後,數字+1,即標2,如下圖所示;
再依據標號原則②,將與此節點用導線相連的所有節點均標2,如下圖所示;
(4)依據標號原則③,經過燈泡L2後標3,如下圖所示;
再依據標號原則②,將與此節點用導線相連的所有節點均標3,如下圖所示;
由於電源負極與節點3也是直接相連的,所以電源負極也標3,如下圖所示,到此,標號完畢。
從圖中可以看出:電源在1、3之間,燈L1在1、2之間;燈L2和電壓表在2、3之間。
下面開始畫等效電路圖
(1)依據畫圖步驟①,畫出節點號1、2、3,其中1接電源正極,3節電源負極;
(2)依據畫圖步驟②,將燈泡L1放在1、2之間;燈泡L2和電壓表放在2、3之間;
至此,畫圖完畢。從圖中可看出電壓表與燈泡L2並聯,所以L2兩端電壓為2V,L1兩端電壓為4V。
怎麼樣,學會了嗎?再來一道例題試試。
例題二
如圖所示電路,三個電阻是串聯還是並聯?
這道題太典型了,估計每位老師都給學生講過,但是還是有很多學生看不明白,最後背下結論了事。下面我們利用標號法來分析電路,看看能否幫到你。
(1)如下圖所示,將與電源正極用導線相連的所有節點全標1;
(2)節點1標號完畢後,經過一個用電器(R1、R
2、R3均可)後標2,以及與此節點用導線相連的所有節點均標2,如下圖所示,發現已到達電源負極,至此標號完畢。從圖中可以看出:電源以及三個電阻均在1、2之間。由此可知,三個電阻是並聯的。
親愛的小夥伴,你學會了嗎?試著用標號法分析一下下面的電路吧。
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