电路分析。通过三个步骤轻松解决电路分析问题,即通过电路简化、电表对应、电路判断。
1.电路简化。
这是电路分析中的一个非常重要的步骤,只有把比较复杂的电路简化才能进行电路的分析。对于电路的简化概括为一下几种方法:
对于电路中存在的电流表,由于其电阻极小,因此可以用导线将其取代;
对于电路中存在的电压表,由于其电阻极大,因此可以看作断路而直接将电压表去掉;
对于电路中存在的短路、断路的这部分电路,由于实际没有电流通过,因此也可以直接将该部分电路去掉;
对于电路出现的导线端点可以不经电源、用电器等任意移动;
2.电表对应。
经过电路简化后,电路中基本只出现电源、用电器,电路显得比较简单,把刚才去掉的电表复原上去,。
3.电路判断。
根据题目要求对简化后、电表复原后的电路,结合串并联电路的知识、综合题意进行判断,比如电表的测量分析、电路连接的分析、电路故障的分析、动态电路各电表的示数变化情况等。
例1:如图1-1所示的电路,开关s闭合后,判断电路的连接情况及各电表的测量对象。
分析:电路看上去比较复杂,首先利用电路简化原则1和2,把电路中的a表和v表处理掉,v表当断路去掉,a表用导线代替,简化成如图1-2,则一眼就能看出电路的连接情况---串联。再把电表复原上去,这样就容易判断出电表a1和a2测串联电路的电流,且两者相等,v1测r1、v2测总电压、v3测r3。
例2如图所示,判断v表的测量对象。
根据电路简化原则4,可以把v表连接的点1、点2,适当移动到分别到点3、点4,如图3-2和图3-3所示,则容易判断出v表测的是r2的电压。
题型一:串联分压的应用。
1. 如图所示是某位同学已经连接好的电路。现在闭合开关s,并将滑动变阻器的滑片p向左移动,则观察到的现象是。
a. 电压表的示数增大,电流表的示数增大。
b. 电压表的示数增大,电流表的示数减小。
c. 电压表的示数减小,电流表的示数增大
d. 电压表的示数减小,电流表的示数减小。
2. 如图所示电路,闭合开关s,当滑动变阻器r1的滑片p在某两点之间滑动时,电流表示数在1~2.4a范围变化,电压表示数在7.2~10v范围内变化,求电源电压u和r2的阻值。
3. 如图所示,当电路开关s接l时,r1和r3两端电压之比u1:u3=3:
1,当s接1和接2两种情况下电路中电流之比i1:i2=2:1 (设电源电压不变),求:
(1). 当s接2时,r2和r1两端电压之比;(2)当s接l时,r3两端电压与s接2时r2两端电压之比。
题型二:多开关问题。
4.如图1o所示电路,电源电压保持不变,电阻r1=5ω, r2=15ω.
1)若开关sl. s2都断开时,电流表示数为o.2a,则电源电压是是多少?
2)若开关sl. s2都闭合时,电流表示数为o.9a,则通过电阻r3的电流是多少?
题型三:并联分流应用。
5. 有三个电阻,r1=5ω,r2=10ω,r3=15ω,将它们并联后接入电路中,则通过它们的电流强度比i1:i2:i3为( )
a.1:2:3 b.3:2:1 c.2:3:6 d.6:3:2
6.如图所示电路中,已知电源电压恒定,r1=20ω,r2=30ω,,闭合开关s后,电流表a1与a2的示数之比是( )
a.2:1b. 3:2c.2:5 d.3:5
题型四:动态电路分析。
动态电路的分析思路:首先根据题目要求,将已知电路进行转化,明确电路的连接方式;了解电压表、电流表分别测量的是哪一导体的物理量;其次,判断电路中滑动变阻器的滑片p的位置的变化引起电路中电学物理量的变化。在判断时,遵循“分-总-分”的原则,先从滑动变阻器连入电路中的相关物理量变化入手,然后推出整个电路中的物理量变化,最后再分析局部电路的变化。
抓住题中不变的量,如电源电压不变,定值电阻阻值不变, 灯泡电阻不变。
串联电路中滑动变阻器的滑片p的位置的变化引起的变化。
分析思路:滑动变阻器滑片移动引起局部电阻的变化情况→电路总电阻的变化情况→电路总电流的变化情况→定值电阻(或小灯泡)电流的变化情况→定值电阻(或小灯泡)两端电压的变化情况→滑动变阻器中的电流变化情况→滑动变阻器两端电压的变化情况。
7. 如图所示,电源电压不变,当滑动变阻器的滑片从左向右滑动过程中,电流表和电压表的示数变化情况应是( )
a. 电压表。 电流表示数都变大 b. 电压表示数变大,电流表示数变小。
c.电压表示数变小,电流表示数变大d.电压表。 电流表示数都变小。
并联电路中滑动变阻器的滑片p的位置的变化引起的变化。
8. 在图中,电源电压保持不变,当滑动变阻器滑片p由左端向右移到中点的滑动过程中,下列判断中正确的是( )
a. 电压表和电流表a1. a2的示数都变大。
b. 电流表a1示数变大,电流表a2、电压表示数不变。
c. 电流表a2示数变大,电流表a1、电压表示数不变。
d. 条件不足,无法判断。
开关的断开或闭合引起的变化。
9. 如图所示的电路中,当开关闭合时,电流表和电压表示数变化情况是( )
a. 电流表。 电压表的示数都变小
b. 电流表。 电压表的示数都变大。
c. 电流表示数变大,电压表示数变小。
d. 电流表示数变小,电压表示数变大。
题型五:电路安全使用问题(电表、用电器)
10. 给你一只标有"5ω 3a"的定值电阻和一只标有"20ω 2a"的滑动变阻器。若串联后接入电路。
它们两端允许加的最大电压为v;若并联后接入电路,两端允许加的最大电压为v, 此时,干路中能通过的最大电流为a。
11 .如图所示,电流表量程为0~0.6a,电压表量程为0~15v。电阻r0=30ω,电路两端电压恒为u=24v。
当滑动变阻器连入电路的电阻太小时,电路中电流会超过电流表量程;当滑动变阻器连入电路的电阻太大时,滑动变阻器两端电压会超过电压表量程。求:在不超过电表量程的情况下,滑动变阻器连入电路的电阻的变化范围。
10ω≤r≤50ω
12.如图4-28所示,电路中电源电压不变,电阻r1=18ω。当s闭合时,将滑动变阻器r2的滑片p滑到中点时,电流表a的示数为la;当滑片p滑到b端时,电流表a的读数为0.75a,试求:
1). 变阻器的最大电阻r2和电源电压u。36ω;9v
2). 若电流表a的量程为0~3a,电流表a1的量程为0~0.6a,则变阻器r2 接入电路的电阻不得小于多少欧? 3.6ω
题型六:电路故障分析。
故障类型。 短路:电路被短路部分有电流通过(电流表有示数)
被短路两点之间没有电压(电压表无示数)
断路:电路断路部分没有电流通过(电流表无示数)
断路两点之间有电压,断路同侧导线两点无电压。
电路故障分析思路。
认真审题,判断电路各元件连接方式,明确电流表、电压表测量的元件,各开关控制的元件。
根据故障现象分析有无电流,得出电路是短路还是断路。
根据电表示数变化分析找出故障位置。
利用电流表、电压表判断电路故障。
1)电流表示数正常而电压表无示数。
电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表。
故障原因可能是:①电压表损坏; ②电压表接触不良; ③与电压表并联的用电器短路。
2)电压表有示数而电流表无示数。
电压表有示数”表明电路中有电流通过电压表,即电压表和电源相接通;“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表。故障原因可能是:①电流表短路; ②和电压表并联的用电器断路。
3)电流表电压表均无示数。
两表均无示数”表明无电流通过两表,除了两表同时短路外,可能是干路断路导致无电流。
一、两表综合分析。
例1:如图所示闭合开关,两盏灯都不发光。电流表没有示数,电压表有示数。试分析电路故障。
解析:由于闭合开关,两盏灯都不发光,电流表没有示数,说明电路发生的是断路故障,到底是l1还是l2发生故障呢?如果是l2断路,那么l1的两端不再与电源相通,电压表就没有示数,与题目中所给条件不符合。
如果是l1断路,l2仍然为通路,则电压表通过l2与电源的两极相通,此时电压表有示数。与题设条件相符合。
二、单表测量分析。
例2:如图所示电路,闭合开关后发现两盏灯都不能正常发光,并且确定只有一个灯泡有问题,请你用电压表或者电流表对电路故障进行判断。
解析:由于电路中的两盏灯都不能发光,可能是断路或短路,但本题中确定只有一个灯泡有问题,如果问题灯泡是短路,则另一个灯泡一定能够发光,排除这种可能,那说明故障只能是断路。具体的判断方法可利用下表进行:
练习:1、在右图中,当开关k闭合后,两只小灯泡发光,电压表示数为4伏。过了2分钟,电压表示数为0,经检查除小灯泡外其余器材的连接良好,请分析造成这种情况的原因可能有。
2、在如下图所示的电路中,电源电压等于6伏,合上开关后电压表示数为6伏。经分析得出,电路中可能发生的情况是。
3、在如图右所示的电路中,电源电压不变。闭合开关k后,灯l1、l2都发光。一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是( )
a)灯l1短路。 (b)灯l2短路。 (c)灯l1断路。 (d)灯l2断路。
4、在图右所示的电路中,电源电压不变。闭合开关k,电路正常工作。一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则 (
a)灯l可能变亮。(b)灯l亮度可能不变。
c)电阻r可能断路。(d)电阻r可能短路。
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