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文檔簡介
1、1、先根據題給條件確定故障是斷路還是短路:兩燈串聯時,如果只 有一個燈不亮,則此燈一定是短路了,如果兩燈都不亮,則電路一定 是斷路了;兩燈并聯,如果只有一燈不亮,則一定是這條支路斷路, 如果兩燈都不亮,則一定是干路斷路。在并聯電路中,故障不能是短 路,因為如果短路,則電源會燒壞。2、根據第一步再判斷哪部分斷路或短路。例1: L1與L2串聯在電路中,電壓表測L2兩端電壓,開關閉合后, 發現兩燈都不亮,電壓表有示數,則故障原因是什么?解:你先畫一 個電路圖:兩燈都不亮,則一定是斷路。電壓表有示數,說明電壓表 兩個接線柱跟電源兩極相連接,這部分導線沒斷,那么只有L1斷路了。例2、L1與L2串聯,電壓
2、表V1測L1電壓,V2, V2示數很大,則L1 短路而L2正常;R若V1=0而V2示數很大,說明L2都斷路。測L2 電壓。閉合開關后,兩燈都不亮。則下列說法正確的是:A、若V1=0解:可能你會錯選A。其實答案為B。首先根據題給條件:兩燈都不 亮,則電路是斷路,A肯定不正確。當L2斷路時,此時V2相當于連 接到了電源兩極上,它測量的是電源電壓,因此示數很大。而此時L1由于測有電流通過,因此兩端沒有電壓,因此 V1的示數為零。 首先要分析串并聯,這個一般的比較簡單,一條通路串聯,多條并聯。 如果碰上了電壓表電流表就把電壓表當開路,電流表當導線。這個是因為電流表電壓小,幾乎為零。但電壓表不同。此處要
3、注意的是,電壓表只是看做開路,并不是真的開路。所以如果碰上了一個電壓表 一個用電器一個電源串聯在一起的情況, 要記得。電壓表是有示數的(話說我當時為這個糾結了好久)。還有一些東西光看理論分析是不好的,要多做題啊,做多得題,在分析總結以下,會好很多。而且如果有不會的,一定要先記下來,沒準在下一題里就會有感悟、一.常見電路的識別方法與技巧在解決電學問題時,我們遇到的第一個問題往往是電路圖中各個用電器(電阻)的連接關系問題。不能確定各個電阻之間的連接關系,就無法確定可以利用 的規律,更談不到如何解決問題。因此正確識 別電路是解決電學問題的前提。當然首先必須掌握串聯電路和并聯電路這兩種基本的電路連接方
4、式(圖1 (甲)、(乙),這是簡化、改畫 電路圖的最終結果。識別電路的常用方法有電流流向法(電流跟蹤法)、摘表法(去 表法)、直線法和節點法。在識別電路的過程中,往往是幾種方法并用。1 .電流流向法電流流向法是指用描繪電流流向的方法來分析電阻連接方式的 方法。這是一種識別電路最直觀的方法,也是連接實物電路時必須遵循的基本思路。具體步驟是:從電源正極出發,沿著電流的方向描繪出電流通過電阻的各條路經,一直達到 電源的負極。例1 :在圖2 (甲)所示電路 中,三盞燈是如何連接的,開關閉合后, 電流表測量的是哪部分的電流?做法:先標出電源的正負極,再沿著從正極到負極的方向,用自 己習慣的方法(箭頭、粗
5、細線、彩線),描繪各處的電流走向,標在 電路圖上,如圖2 (乙)。分析:從圖2 (乙)中可以看出,點a是最初的電流分支 點,點b是最后的電流會合點。電流共有三條路徑,分別通過三盞燈, 所以三盞燈是并聯的。通過電流表的電流只通過燈L1,所以電流表測量的是通過燈L i的電流。2 .摘表法摘表法的基本思路和步驟:從電路中摘去電壓表和電流表后,電壓表所在支路用斷路替代,電流表所在位置用導線替代。如果需要進步對電路進行分析討論,原電壓表、電流表所測量的電壓和電流則應在簡化后的電路上標出。例2 :如圖3 (甲)所示電路中,三個電阻是 聯的。電壓表V1的示數為3 V , V 2的示數為5 V ,電源電壓 8
6、 V (填“大于”、“小于”或“等于”)。分析:兩個電壓表使電路看起來比較復雜, 摘掉兩個電壓表 后,把電壓表所在支路擦除,電阻的串聯方式如圖3 (乙)所示。兩 圖比較可知,電壓表V 1測量的是R 1和R3兩端的電壓U 1+U3,電 壓表V 2測量的是R 1和R2兩端的電壓U 1+U2,兩個電壓表的示數 之和大于電源電壓。3 .直線法直線法是一種普遍適用的簡化電路的方法,是在 上述兩種方法的基礎上,把 不規范電路簡化成規范電路的方法。 在識別電路、分析電路變化等方面有不可替代的的作用。具體方法步驟是:將電路從電源正負極處 斷 開,結合電流流向法,拉長和縮短某一段導線,使各組元器件都在一 條直線
7、上,一次不成,可逐次分步完成。例3:圖4 (甲)所示電路中,電源電壓是6 V,開關閉合后電壓表的示數為4 V,問:燈LI、L 2兩端電壓各為多少?分析:利用摘表法,可以確定這是兩個燈泡的串聯電路。問題是電壓表測量的電壓是哪個燈兩端的電壓。 將電路拉成直線,圖4(乙)所示,這個問題就迎刃而解了。圖5(甲)圖5圖5【丙)a將不規范電路快速簡化、改化為規范電路的方法。具體做法是:從電 源正極開始,把電阻之間的連接導線縮減成點,相同的點用同一個字 母表示。如果一個電路中的點多于兩個,可以將這些點排在一條直線 上,再把相應的電阻補充到這些點之間, 節點法和直線法有著相輔相 成的關系。大多數時間比直線法來
8、得更直接、更簡潔。例4:圖5 (甲)所示電路中,三個電阻是 聯的;電流 表A 1測量的是通過電阻 的電流。 電流表A 2測量的是的電流。分析:將圖5 (甲)中的電流表摘掉后,電路中三個電阻的連接 方式仍然不明顯。從電源正極開始,可以標出三個位置都是a點(電 源正極),另外兩個位置都是b點(電源負極)。如圖5 (乙)所示。 三個電阻都連接在a b兩點之間,通過三個電阻的電流方向都是從a 到b,所以這是一個并聯電路。再利用電流法,描繪電流走向如圖5 (丙)所示。可以知道原電流表A 1的位置通過的是R 2和R 3的電 流I 2 + I 3 ;原電流表A 2的位置通過的是R 1和R 2的電流II +
9、12。本題中兩個電流表的位置跟例2 (圖3甲)中兩個電壓表的 位置相同,因為用電流表替代了電壓表,三個電阻的連接方式也隨之 發生了變化。二、動態電路分析與判斷分析動態電路的一般思路是:根據引起電路變化的原因(開關通斷、變阻器滑片移動、電路故障),分析判斷電路中電阻的變化,根據歐姆定律分析電路中電流的變化(電流表示數變化),再根據歐姆定律變形式U=IR (或串并聯電路電壓特點)進一步判斷電路中部分電路中電壓的變化 (電壓表示 數變化)或其它物理量的變化。1、滑動變阻器滑片P的位置的變化引起電路中電學物理量的變化(1) .串聯電路中滑動變阻器滑片 P的位置的變化引起的變化例1如圖1,是典型的伏安法
10、測電阻的實驗電路圖,當滑片 P 向左移動時,請你判斷電流表和電壓表示數的變化。分析:P左移R減小R總減小I增大CA表變大。R不變IR1增大U1增大CV表變大。判斷表的變化還可以根據串聯電路的電壓特點來分析:R減小TU2減小Ui增大CV表變大。例2如圖2,當滑片P向左移動時,小表和0表將如何變化。分析:首先要確定電路的類型,此電路屬于串聯電路呢還是并聯電路。我們可以將電流表簡化成導線,將電壓表簡化成斷開的圖之開關或干脆拿掉。此時可以容易地看出,這是一個串聯電路。而且發現滑動變阻器的滑片已經懸空,滑動變阻器變成了定值電阻,電流表 測串聯電路的電流,所以OA表示數不變。即:P左移-R+R不變一。 不
11、變在本電路中,電壓表是測量 R和R部分電阻之和的總電壓,當滑片P向左移動時,被跨接在電壓表內的電阻隨著變小, 根據串聯電路電壓特點:CV表示數減小。當閉合開關后,滑動變阻器的滑動片(B)(D)電流表示數電壓表示數例3在如圖3所示電路中,P向右移動時(A)電流表示數變大,燈變暗。變小,燈變亮。(C)電壓表示數不變,燈變亮。不變,燈變暗。分析:將電流表等效為一根導線,可以看到電壓表直接測量電源電壓,因此當滑動變阻器的滑動片 P向右移動時, 電壓表的示數將不會變化;而電阻R的阻值變大, 小燈的電阻R大小不變(注意:在初中階段,小 燈泡的電阻由于溫度的影響引起的變化往往忽略 不計),因此總電阻變大,電
12、流變小,所以電流表示數變小。根據串 聯電路的電壓特點分析,小燈兩端的電壓也將變小,小燈的功率P=ULI也將變小,所以小燈的發光將變暗。本題正確答案為 a(2) .并聯電路中滑動變阻器的滑片 P的位置的變化引起的變化例4如圖4,當滑片P向右移動時,(A1表、A2表和(V表將如何變化?分析:(V測電源兩端電壓,御測R支路電流,(A2測干路電流。并聯電路各支路兩端電壓相等,等于電源電壓,故電壓表 V示數不變。由于并聯電路各支路獨立工作,互不干擾,滑動變阻器滑片P向右移動時,對R這條支路沒有影響,所以電流表(A1示數不變。滑片P右移,R2變大,兩端電壓不變,故電流變小,干路中電流也隨之變小,所以A2示
13、數也會變小。2、開關的斷開或閉合引起電路中電學物理量的變化(1) .串聯電路中開關的斷開或閉合引起的變化例5在如圖5所示的電路中,將開關S閉合,則電流表的示數將,電壓表的示數將(均填“變 二口大”、“變小”或“不變”)。分析:在開關尚未閉合前,電流表測量的是串'聯電路的電流值,由于此時電阻較大,故電流較小;開關 S閉合后, 電阻R被局部短路,電路中的電阻只有 R 了,因此電流表的示數將 變大。在開關尚未閉合前,兩個電阻組成串聯電路。電壓表測量R兩端的電壓,開關S閉合后,電阻R被局部短路,只有R接入電路, 電壓表變成測量電源兩端的電壓了,因此電壓表的示數將變大。還可以根據U=IR來分析開
14、關閉合后電壓表的示數變化。(2)并聯電路中開關的斷開或閉合引起的變化例6在圖6中,燈泡Li和燈泡L2是聯連接的。當開關K斷開時,電壓表的示數將;電流表 的示數將(選填“增大”、“不變”或“減小”)。分析:本題的難度首先在電路的識別,我們可以將電流表看作導線,將電壓表拿去,就容 易看出這個電路是“并”聯電路。電流表串聯在小燈 Li的支路中,所 以開關閉合時,電燈Li接入電路,電流表的示數從0變到有讀數,應 該選填“增大”。電壓表并聯在L2兩端,也即測量電源電壓,而且不 受開關控制,所以電壓表示數“不變”。3、電路的故障引起電路中電學物理量的變化及故障原因分析例7在圖7中,當開關K閉合后,兩只小燈
15、泡發光,電壓表示 數為4伏。過了 2分鐘,電壓表示數為0,經檢查除小燈泡外其余器 材的連接良好,請分析造成這種情況的原因可能有:分析:電壓表示數為 0,其原因有三:1.1 I_一T I | I電壓表沒有接好或電壓表損壞;2.小燈匕短十 勒 單專路;3.小燈Li斷路。起先,電壓表有示數,說 一明不存在原因1的情況。那么還有兩種情況都是可能的。答案為:小 燈L2短路;小燈Li斷路。例8在如圖8所示電路中,電源電壓不變。閉合開關 KB, 燈Li、L2都發光。一段時間后,其中一燈突然熄滅,而電流表、電壓 表的示數都不變,產生這一現象的原因可能是(A)燈Li短路。(B) 燈L2短路。(C)燈Li斷路。(
16、D)燈L2斷路。分析:這是一個并聯電路。可以采用排除法。小燈L2短路,會導致電壓表示數變小、電流表示數變大,且導致兩燈都不亮;小燈L2斷路,會導致電流表示數變0;小燈Li短路,也會導致兩燈都不亮; 一燈熄滅而電表示數都不變,只有小燈Li發生斷路時才有此可能。本 題正確答案為Co例9在圖9所示的電路中,電源電壓不 變。閉合開關KB,燈Li、L2都發光,一段時間 后,其中的一盞燈突然變亮,而電壓表 V的示數變小,電壓表 上的示數變大,則產生這一現象的原因是(A)燈Li斷路。(B)燈Li短路。(C)燈L2斷路。(D)燈L2短路。分析:應用“去表法”可以判斷此電路是Li、L2組成的串聯電路c “一段時
17、間后,其中的一盞燈突然變亮”排除了電路出現斷路的情況,那么,故障現象只有發生短路了。電壓表 V2的示數變大,是小燈變 亮的原因,且它測小燈 L2兩端電壓,所以一定是小燈 L2突然變亮; 電壓表V的示數變小說明小燈Li發生了短路。本題正確答案為 B。三、簡單電路故障類習題的分析判斷電路故障是指電路連接完成通電時,整個電路或部分電路不能工 作。它產生的原因主要有:元件本身存在問題,如元件內部開路、 短路;連接時選用的器材不當(如 Ri>>R2 ;電路導線接觸不良或 斷開等。初中物理學習的電路的三種基本狀態是:通路,電路形成回路, 電路中有持續電流,電路工作;開路,指電路的某一位置斷開,
18、無法形成回路,電路中沒有電流,電路不工作;短路,指電源的正負極被 導線直接相連,電流不經過用電器直接從電源正極流向負極, 此時電 路中的電流極大,可能燒壞電源。經典題型篇例1、如圖1,閉合開關時,兩燈都不亮,電壓表示數為0。則原因可能是()A、Li短路B、L2短路C、 壇”Li開路D、L2開路圖1分析:閉合開關時,兩燈都不亮(或電流表無示數),表明電路中無電流,從上面的分析可以得出這是開路故障。那么是 Li 還是匕開路呢?可以通過電壓表的示數來進行分析, 因為電壓表測量Li兩端電壓,若是Li開路,則電壓表應與L2串聯接在電源兩端,它應 該有示數且接近電源電壓,而此時電壓表示數為 0,說明電壓表
19、沒有 連接到電源兩端。因此本題的正確選項是 a例2、如圖2,閉合開關時,電流表有示數,電壓表示數接近電源 電壓,則原因可能是A、Li短路B、L2短一11-1路C、Li開路D、博L2開路分析:閉合開關時,電流表有示數(或指針偏轉),表明 電路中有電流,從上面的分析可以判斷這是電路中的部分電路短路故 障。那么是Li還是L2短路呢?可以通過電壓表的示數來進行分析。可以假設一下,若是Li短路,那么Li就相當于一根導線,它的兩端電壓就為0,這與題目條件不相符,這樣就可以確定是 L2被部分短路。因此本題的正確選項是 R例3、如圖3,閉合開關時,不亮,則原因可能是:A、L2開路C、Ri比R2大得多分析:閉合
20、開關時,L1發光,Li發光而 L2 1|IL1留?B、L2開路D、Ri比R_2小得多表明電路中有電流,從上面的分析可以判斷這是電路中的部分電路短路故障,Li發光而L2不亮,可以很快得出是L2短路;那么L2就相當于一根導線,它的電阻極 小,而從電路中不能看出L2被短接,因而故障應是FL比Ri小得多 因此本題的正確選項是 Q當然,也可以通過串聯電路中電流相等的特點和電功率知識來解釋,不再贅述。例4、如圖4,閉合開關時,電流表A與A的示數相同,則原因可能是()A、Li短路B、L2短路C、Li開路D L2開路分析:并聯電路由于存在兩條支路,因此必須分析各條支路是否有電流。本題中,電流表A與Ai的示數相同,即I=I i,說明干路 和Li所在支路是通路,從并聯電路的電流特點分析:I=I *2 ,因此
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