Βασικές αρχές απλοποίησης κυκλώματος
Τα πολύπλοκα κυκλώματα στον φυσικό ηλεκτρισμό γυμνασίου μπορούν να απλοποιηθούν με τις ακόλουθες αρχές:
☀Πρώτον: αγνοώντας την αντίσταση του καλωδίου, υποτίθεται ότι το καλώδιο R είναι ≈0. Η τάση κατά μήκος του καλωδίου με ρεύμα που ρέει είναι μηδέν και η τάση κατά μήκος του διακόπτη μπορεί να μετρηθεί όταν είναι ανοιχτός (δεν υπάρχουν άλλα σημεία διακοπής στο κύκλωμα).
☀Δεύτερο: Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός, ισοδυναμεί με καλώδιο. όταν ο διακόπτης είναι ανοιχτός, ισοδυναμεί με ανοιχτό κύκλωμα, το οποίο μπορεί να αφαιρεθεί από τους δύο κόμβους του κυκλώματος. Όταν ο διακόπτης είναι κλειστός και ρέει ρεύμα, η τάση κατά μήκος του διακόπτη είναι μηδέν και η τάση κατά μήκος του διακόπτη μπορεί να μετρηθεί όταν είναι ανοιχτός (δεν υπάρχουν άλλα σημεία διακοπής στο κύκλωμα).
☀Τρίτον: Η εσωτερική αντίσταση του αμπερόμετρου είναι πολύ μικρή. Κατά την ανάλυση του τρόπου σύνδεσης του κυκλώματος, η θέση με το αμπερόμετρο μπορεί να θεωρηθεί ως καλώδιο.
☀Τέταρτον: Η εσωτερική αντίσταση του βολτόμετρου είναι πολύ μεγάλη. Κατά την ανάλυση του τρόπου σύνδεσης του κυκλώματος, η θέση με το βολτόμετρο μπορεί να θεωρηθεί ως ανοιχτό κύκλωμα και να αφαιρεθεί από τους δύο κόμβους του κυκλώματος.
☀Πέμπτον: Βραχυκύκλωμα ηλεκτρικής συσκευής (αντίσταση): Όταν η ηλεκτρική συσκευή (αντίσταση) και το καλώδιο (διακόπτης, αμπερόμετρο) συνδέονται παράλληλα, δεν διέρχεται ρεύμα από την ηλεκτρική συσκευή (όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα) , και η ηλεκτρική συσκευή μπορεί να αφαιρεθεί από τους δύο κόμβους του κυκλώματος (αφαίρεση).
☀Έκτη: Το τμήμα Pa του συρόμενου ρεοστάτη βραχυκυκλώνεται από το σύρμα (μεταλλική ράβδος) και δεν λειτουργεί. Μετά την αφαίρεση του τμήματος Pa, το παρακάτω σχήμα a γίνεται σχήμα β.
☀Έβδομο: Αναλύστε τη σχέση μεταξύ του συνολικού ρεύματος, της συνολικής τάσης και του διαιρεμένου ρεύματος και της διαιρεμένης τάσης σύμφωνα με τους νόμους ρεύματος και τάσης των σειρών και των παράλληλων κυκλωμάτων "σειρά διαιρεμένη τάση, παράλληλο συνδεδεμένο ρεύμα".
☀Όγδοο: Εάν το αμπερόμετρο είναι συνδεδεμένο σε σειρά με οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή, μετρήστε το ρεύμα αυτής της ηλεκτρικής συσκευής και εάν το βολτόμετρο είναι συνδεδεμένο παράλληλα με οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή, μετρήστε την τάση αυτής της ηλεκτρικής συσκευής. Η τάση που μετράται με το βολτόμετρο μπορεί να κριθεί με τη μέθοδο ολίσθησης και τη μέθοδο της πηγής.
☀ Ένατο: Καταρχήν, το βολτόμετρο απαιτείται να είναι παράλληλα συνδεδεμένο στο κύκλωμα. Κατά τη μέτρηση της τάσης τροφοδοσίας ξεχωριστά, μπορεί να συνδεθεί απευθείας και στα δύο άκρα του τροφοδοτικού.
Γενικά, εάν το βολτόμετρο είναι συνδεδεμένο σε σειρά στο κύκλωμα, η μετρούμενη τάση είναι η τάση στο τροφοδοτικό (δείτε τις σημειώσεις για λεπτομέρειες). Εάν το αμπερόμετρο είναι απευθείας συνδεδεμένο και στα δύο άκρα του τροφοδοτικού, θα καεί και η παροχή ρεύματος θα βραχυκυκλωθεί, με αποτέλεσμα να εξαντληθεί η παροχή ρεύματος.
☀Δέκατο: Εάν δεν υπάρχουν ηλεκτρικές συσκευές (εκτός από διακόπτες και αμπερόμετρα) στο καλώδιο (μεταξύ κόμβων), τότε κάθε σημείο του καλωδίου μπορεί να θεωρηθεί ως ένα σημείο, το οποίο μπορεί να συνδυαστεί, να διαχωριστεί, να αυξηθεί ή να μειωθεί αυθαίρετα. (Αυτή η μέθοδος ονομάζεται επίσης μέθοδος κόμβου) Για παράδειγμα:
02
Βήματα απλοποίησης κυκλώματος
☀Βήμα 1: Αφαιρέστε τον αποσυνδεδεμένο διακόπτη σύμφωνα με τις απαιτήσεις του θέματος και γυρίστε τον κλειστό διακόπτη σε καλώδιο.
☀Βήμα 2: Γυρίστε το αμπερόμετρο σε σύρμα (μπορεί επίσης να το κρατήσετε ανάλογα με την περίπτωση).
☀Βήμα 3: Αφαιρέστε το βολτόμετρο.
☀Βήμα 4: Συγχώνευση (ή μεταφορά) των κόμβων στο καλώδιο. (Αυτό το βήμα χρησιμοποιείται όταν υπάρχουν πολλές ηλεκτρικές συσκευές στο κύκλωμα και είναι μπλεγμένες μεταξύ τους)
☀Βήμα 5: Σχεδιάστε ένα ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος για να προσδιορίσετε εάν οι ηλεκτρικές συσκευές είναι συνδεδεμένες σε σειρά ή παράλληλα.
☀Βήμα 6: Χρησιμοποιήστε τις αρχές 7 και 8 στο αρχικό κύκλωμα για να κρίνετε ποιο ηλεκτρικό ρεύμα και τάση μετρά το αμπερόμετρο και το βολτόμετρο.
☀Βήμα 7: Προσθέστε το βολτόμετρο και το αμπερόμετρο στο ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος και αναλύστε τη σχέση μεταξύ κάθε αμπερόμετρου και της αναπαράστασης τάσης. (Αρχή Έβδομη)
03
Επιλεγμένες διαλέξεις για κλασικά παραδείγματα
☀Παράδειγμα 1: Στο ακόλουθο διάγραμμα κυκλώματος, αφού κλείσει ο διακόπτης S, η ένδειξη του βολτόμετρου V1 είναι 2,5 V και η ένδειξη του V2 είναι 1 V. Αν η ανάγνωση του Α2 είναι 0.2Α, ποια είναι η ένδειξη του Α1; Βρείτε την τάση στους δύο λαμπτήρες.
εικόνα
Ανάλυση: Βήμα 1: Γυρίστε το διακόπτη σε καλώδιο.
Βήμα 2: Γυρίστε το αμπερόμετρο σε καλώδιο.
Το τρίτο βήμα είναι να αφαιρέσετε το βολτόμετρο.
Το τέταρτο βήμα (παραλείφθηκε)
Βήμα 5: Προσδιορίστε τη μέθοδο ηλεκτρικής σύνδεσης
εικόνα
Προφανώς, οι δύο λαμπτήρες συνδέονται σε σειρά στο κύκλωμα.
Βήμα 6: Σύμφωνα με την αρχή 4, γνωρίζετε ότι το βολτόμετρο V2 είναι αποσυνδεδεμένο, επομένως δεν ρέει ρεύμα μέσω του A1 και η ένδειξη είναι μηδέν. σύμφωνα με τη μέθοδο ολίσθησης, είναι γνωστό ότι το V1 συνδέεται παράλληλα με το τροφοδοτικό και μετράμε την τάση και στα δύο άκρα του τροφοδοτικού. Τα V2 και L2 συνδέονται παράλληλα και μετράται η τάση στο L2.
Βήμα 7: Το ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος είναι το ακόλουθο:
εικόνα
Σύμφωνα με το διάγραμμα ισοδύναμου κυκλώματος, φαίνεται ότι το απαιτούμενο I1=I{2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
εικόνα
☀Παράδειγμα 2: Όπως φαίνεται στο σχήμα, αφού κλείσει ο διακόπτης s, η σχέση μεταξύ των παρακάτω αναπαραστάσεων τάσης είναι και η σχέση μεταξύ των αναπαραστάσεων ρεύματος είναι ___.
εικόνα
Ανάλυση: το πρώτο βήμα: μετατρέψτε τον διακόπτη σε καλώδιο.
Βήμα 2: Γυρίστε το αμπερόμετρο σε καλώδιο.
Το τρίτο βήμα: αφαιρέστε το βολτόμετρο. το τέταρτο βήμα (παραλείφθηκε).
Βήμα 5: Προσδιορίστε τον τρόπο σύνδεσης κάθε ηλεκτρικής συσκευής:
εικόνα
Βήμα 6: Κρίνετε τα αντικείμενα που μετρήθηκαν με το αμπερόμετρο και το βολτόμετρο σύμφωνα με τις αρχές 7 και 8 και τη μέθοδο ολίσθησης ή τη μέθοδο αφαίρεσης πηγής.
① Στο αρχικό κύκλωμα, εάν αφαιρεθεί το βολτόμετρο, μπορεί να διαπιστωθεί ότι τα αμπερόμετρα A1 και A2 είναι συνδεδεμένα σε σειρά με τον λαμπτήρα, επομένως οι αριθμοί αναπαράστασης ρεύματος είναι ίσοι.
② Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο ολίσθησης, μπορεί να κριθεί ότι το V1 μετρά την τάση και στα δύο άκρα του L1, το V2 μετρά την τάση και στα δύο άκρα του τροφοδοτικού και το V3 μετρά την τάση στα δύο άκρα του L2.
Βήμα 7: Το ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος είναι το ακόλουθο:
εικόνα
εικόνα
☀Παράδειγμα 3: Αφού κλείσει ο διακόπτης κυκλώματος, οι ενδείξεις των v1, v2 και v3 είναι 8V, 9V και 4V αντίστοιχα, οπότε ποιες είναι οι τάσεις και στα δύο άκρα των L1, L2 και L3;
εικόνα
Η απαιτούμενη σχέση τάσης είναι: U2=U1 συν U3 I1=I2
Λύση: Σύμφωνα με το "Ten Principles, Seven Steps", το ισοδύναμο διάγραμμα κυκλώματος του κυκλώματος μπορεί να ληφθεί ως εξής:
εικόνα
Από το ισοδύναμο διάγραμμα προκύπτουν οι ακόλουθες εξισώσεις:
UL1 συν UL2=8V
UL2 συν UL3=9V
UL3=4V
Λύση: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
εικόνα
☀ Παράδειγμα 4: Όπως φαίνεται στο σχήμα, είναι γνωστό ότι οι δύο λαμπτήρες L1 και L2 συνδέονται σε σειρά, τότε η σωστή κρίση μεταξύ των τριών αμπερόμετρων (αμπερόμετρο ή βολτόμετρο) στα ①, ② και ③ είναι ( )
Α. ① είναι ένα αμπερόμετρο, ② και ③ είναι βολτόμετρα.
Β. Τα ① και ③ είναι βολτόμετρα και το ② είναι αμπερόμετρο.
Γ. Τα ① και ② είναι αμπερόμετρα και το ③ είναι ένα βολτόμετρο.
D. Τα ①② και ③ είναι και τα δύο αμπερόμετρα
εικόνα
Ανάλυση: Αυτή η ερώτηση μπορεί να απαντηθεί με τη μέθοδο της εξάλειψης. Συμπληρώστε τους πίνακες για την απάντηση στο Α
Μεταξύ των τριών θέσεων, σύμφωνα με τις «δέκα αρχές, επτά βήματα» το διάγραμμα κυκλώματος απλοποιείται ως εξής:
εικόνα
Προφανώς, δεν ταιριάζει στον τίτλο.
Συμπληρώστε τους πίνακες της απάντησης Β στο σχήμα, το κύκλωμα μπορεί να απλοποιηθεί ως εξής:
εικόνα
Αυτή η μέθοδος πλήρωσης ταιριάζει με το νόημα της ερώτησης.
Συμπληρώστε τους πίνακες της απάντησης Γ στο κύκλωμα, το κύκλωμα L1 αποσυνδέεται και το απλοποιημένο διάγραμμα κυκλώματος είναι το ίδιο με την απάντηση Α, η οποία δεν ανταποκρίνεται στο νόημα της ερώτησης. Συμπληρώστε τους πίνακες των απαντήσεων στο Δ στο σχήμα, το τροφοδοτικό είναι βραχυκυκλωμένο και δεν περνά ρεύμα μέσα από τους δύο λαμπτήρες, κάτι που δεν ανταποκρίνεται στο νόημα της ερώτησης. Επιλέξτε λοιπόν την απάντηση Β.
