電路基礎(chǔ)知識的應(yīng)用 ──電路工作狀態(tài)分析 河南省平頂山市衛(wèi)東區(qū)田選學(xué)校 范俊奇 電路的基礎(chǔ)知識包括,電路的組成,電路的狀態(tài),電路的連接關(guān)系等,是我們分析電路工作狀態(tài)的基礎(chǔ)。
只有能看懂電路,會正確判斷電路的連接方式,才能進一步對電路進行分析和計算。 一、電路分析的基礎(chǔ)知識 1.電路的組成 一個正確的電路應(yīng)該有下列基本組成部分組成。
電源、用電器、開關(guān)和導(dǎo)線。電源起著把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能并提供電能的作用;導(dǎo)線起著連接電路元件和把電能輸送給用電器的作用;開關(guān)控制電能的輸送(電流的通斷);用電器將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。
如果一個電路缺少了這四個基本組成部分中的一部分,這個電路就不能工作或錯誤或存在危險(短路)。 2.電路的三種狀態(tài) (1)通路:接通的電路。
特征:電路中有電流而且用電器正常工作。(2)開路:斷開的電路。
特征:電路中無電流,用電器不能工作。(3)短路:定義:電源兩端或用電器兩端直接用導(dǎo)線連接起來(電流不經(jīng)過用電器)。
特征:電源短路,電路中有很大的電流,可能燒壞電源或燒壞導(dǎo)線的絕緣皮,很容易引起火災(zāi)。并聯(lián)電路中,一旦一個支路發(fā)生短路,整個電路就短路了。
開路和通路是電路的常見狀態(tài),比如,電燈的亮和滅。而短路是錯誤的危險狀態(tài),是絕對應(yīng)該避免的。
3.串聯(lián)電路中的局部短路 在串聯(lián)電路中,由于某種原因或?qū)嶋H需要,使電路中的某個用電器發(fā)生短路,而其它用電器仍然工作的電路。如圖所示電路中,當(dāng)開關(guān)S閉合時,L1發(fā)生短路,L2仍有電流通過,可以發(fā)光。
4.電路的連接方式 電路的串聯(lián)和并聯(lián)是初中階段必須掌握的電學(xué)知識,是進行電路分析和計算的基礎(chǔ)。 (1)電路連接方式的比較。
串 聯(lián) 并 聯(lián) 定 義 把元件首尾相連逐個順次連接起來的電路 把元件首首尾尾并列的連接起來的電路 結(jié)構(gòu)特征 電路中只有一條電流路徑,沒有分支。 電路中有分支(有分開的點和會合的點),電流路徑至少有兩條, 工作特征 各用電器相互影響,一處段開所有用電器都停止工作。
各支路中的用電器獨立工作,互不影響。 開 關(guān) 作 用 控制整個電路 干路中的開關(guān)控制整個電路。
支路中的開關(guān)控制該支路。 電路圖 實 例 裝飾小彩燈、開關(guān)和用電器 家庭中各用電器、各盞路燈 (2)判斷電路串聯(lián)、并聯(lián)的常用方法。
基于初中階段的學(xué)習(xí)要求,僅介紹以下常用的判斷方法,在實踐中可選擇適合自己的方法熟練掌握。 ①定義法:將用電器接線柱編號,電流流入端為“首”,電流流出端為“尾”。
觀察各用電器,若“首→尾→首→尾”連接為串聯(lián);若“首→首”、“尾→尾”相連,為并聯(lián)。 ②結(jié)構(gòu)特征分析法:在有電路圖或?qū)嵨镞B接圖的情況下,識別電路時,可沿著電流方向分析:電源正極→各用電器→電源負極。
若途中無節(jié)點(分叉點),電流沿著一條路徑前進不分流,該電路中用電器是串聯(lián)關(guān)系;若電路有節(jié)點,電流在某一處分開,在另一處又合在一起,這些用電器就是并聯(lián)關(guān)系。 ③工作特征分析法:去掉任意一個用電器,若另一個用電器也不工作,則這兩個用電器串聯(lián);若另一個用電器不受影響仍然工作,則這兩個用電器為并聯(lián)。
在看不到電路圖或電路實物圖情況下(如路燈、家庭電路),可根據(jù)用電器的工作特征判斷連接情況。 二、應(yīng)用舉例 1.(09濟寧)如圖1所示電路中,當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合后,說法正確的是( ) A.L1、L2都能發(fā)光 B.L1、L2都不能發(fā)光 C.Ll能發(fā)光,L2不能發(fā)光 D.Ll不能發(fā)光,L2能發(fā)光 分析:當(dāng)S1斷開,S2閉合時,L1、L2是并聯(lián)連接關(guān)系;當(dāng)S1閉合時,L1發(fā)生短路。
因為是并聯(lián)電路,一處發(fā)生短路,整個電路就處于短路狀態(tài),所以,L1、L2都不能發(fā)光,B正確。 2.(09蘭州)如圖2所示,當(dāng)開關(guān)S閉合時,兩只小燈泡能同時發(fā)光的正確電路是( ) 分析:在四個電路中,在A電路中,兩盞電燈串聯(lián),開關(guān)S與一盞電燈并聯(lián),當(dāng)開關(guān)閉合時,與開關(guān)并聯(lián)的電燈就發(fā)生局部短路,所以,開關(guān)閉合后,只有一盞燈亮。
B電路中,是開關(guān)串聯(lián)在電路中的串聯(lián)電路,開關(guān)閉合后,電路是通路,所以,兩盞串聯(lián)的電燈都會發(fā)光,B正確。C電路中,沒有電源,是一個電路基本組成部分都不完全的錯誤的電路。
D電路中,兩盞燈并聯(lián),S閉合時,兩燈都會發(fā)光,但一盞燈沒有開關(guān)控制,它是不符合電路基本連接要求的。 3.(09成都)如圖所示是一把既能吹冷風(fēng),又能吹熱風(fēng)的電吹風(fēng)的簡化電路,圖中A是吹風(fēng)機,B是電熱絲。
將插頭插入插座,若只閉合開關(guān)S1,電吹風(fēng)吹出的是____風(fēng);若將開關(guān)S1、S2都閉合,電吹風(fēng)吹出的是____風(fēng)。(填“熱”或“冷”) 分析:該裝置中,吹風(fēng)機和發(fā)熱絲是并聯(lián)連接關(guān)系,S1是干路開關(guān),它一閉合,吹風(fēng)機就開始工作,吹出冷風(fēng);只有當(dāng)S1、S2同時閉合時,電熱絲才能和吹風(fēng)機同時工作,吹出熱風(fēng)。
所以,答案是:冷、熱。 進一步分析:既然吹風(fēng)機和發(fā)熱絲是并聯(lián)連接關(guān)系,為什么不給它們各安裝一個開關(guān)分別控制呢?因為,電熱絲是不能單獨工作的。
若單獨工作,產(chǎn)生的熱量不能及時散發(fā)出去,吹風(fēng)機的內(nèi)部溫度會很高,會燒壞吹風(fēng)機的外殼,甚至帶來危險。所以,這樣設(shè)計,就可以避免電熱絲的單獨工作,使電吹風(fēng)機既可以吹。
網(wǎng)孔電流法,對于一個閉環(huán)來講,繞這個環(huán)一圈電壓和為零,就有I1R1+I2R2+。。。=0
結(jié)點電流法,對于一個結(jié)點來講,有流入的電流就有流出的電流,即電流矢量和為零。
就有I1+I2+。。。。=0 回答者: coolday186 | 五級 | 2011-3-23 22:08
你說的是基爾霍定律吧?基爾霍夫定律分基爾霍夫電壓定律(KCL)和基爾霍夫電流定律(KVL)兩個,用他求電路中支路的電流的時候,要利用網(wǎng)孔結(jié)合KCL定律列電壓方程,再利用結(jié)點結(jié)合KVL列電流方程,組成方程組求解
一個網(wǎng)孔就是一個回路,任瞬時在這個回路中先人為的規(guī)定一個繞行方向,回路中所有元件的端電壓代數(shù)和為零(電壓方向與繞行方向相同取正,反之取負),一個節(jié)點嘛,一般是指三叉及三叉以上的線路交點,任瞬時流入這個交點的電和流出這個交點的電流代數(shù)和為零,如是你規(guī)點流入電流為正,那么流出的就為負,節(jié)點也可以是一部分電路(假想用一個球面包住這部分電路成為一個節(jié)點) 回答者: sf133510 | 二級 | 2011-3-23 22:23
以假想網(wǎng)孔電流作變量列寫和網(wǎng)孔個數(shù)相同的KVL方程, 聯(lián)立求解求出網(wǎng)孔電流,進而通過網(wǎng)孔電流與支路電流的關(guān)系再求出支路電流,或者期望再求出其它電路變量,這就是網(wǎng)孔電流法。對于含有理想電流源,在不能將其轉(zhuǎn)移成某個網(wǎng)孔電流時,可采取設(shè)其兩端電壓,來增加變量,進而增加方程。對于含有受控源的電路,其分析方法和步驟與只含獨立源電路的分析完全相同,只是要將受控變量用待求的網(wǎng)孔電流變量表示作為輔助方程。此法優(yōu)點:同一電路所需方程數(shù)目較支路電流法少,列寫方程的規(guī)律易于掌握。缺點是不直觀,有的網(wǎng)孔電流不能用電流表測試。
以獨立節(jié)點的電位作為變量依KCL(連同歐姆定律)列寫節(jié)點電位方程,求解出節(jié)點電位,進而求得各支路電流或欲求的其它電路變量,這就是節(jié)點電位法。此法優(yōu)點是所需方程個數(shù)少于支路電流法,特別是節(jié)點少而支路多的電路用此法尤顯方便,列寫方程的規(guī)律易于掌握。 缺點是對于一般給出的電阻參數(shù)、電壓源形式的電路求解方程工作量較大。
1. 電路基礎(chǔ)知識 --電路 電路---是指由金屬導(dǎo)線和電氣以及電子部件組成的導(dǎo)電回路,稱其為電路。
直流電通過的電路稱為“直流電路”;交流電通過的電路稱為“交流電路”。 電路的組成---電路由電源、負載、連接導(dǎo)線和輔助設(shè)備四大部分組成。
電源提供電能的設(shè)備。電源的功能是把非電能轉(zhuǎn)變成電能。
負載在電路中使用電能的各種設(shè)備統(tǒng)稱為負載。負載的功能是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问侥堋?/p>
導(dǎo)線連接導(dǎo)線用來把電源、負載和其他輔助設(shè)備連接成一個閉合回路,起著傳輸電能的作用。輔助設(shè)備用來實現(xiàn)對電路的控制、分配、保護及測量等作用。
電路的作用---實現(xiàn)電能的傳輸、分配與轉(zhuǎn)換;實現(xiàn)信號的傳遞與處理。 電路模型- -在電路分析中,為了方便于對實際電氣裝置的分析研究,通常在一定條件下需要對實際電路采用模型化處理,即用抽象的理想電路元件及其組合近似的代替實際的器件,從而構(gòu)成了與實際電路相對應(yīng)的電路模型。
2. 電路基礎(chǔ)知識 –電流 電流--是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。電流的大小稱為電流強度,是指單位時間內(nèi)通過導(dǎo)線某一截面的電荷量。
電流分直流和交流兩種,電流的方向不隨時間的變化的叫做直流,電流的大小和方向隨時間變化的叫交流。 電流單位及換算--單位是安培,簡稱“安”,符號“A”。
1A=10^-3 mA= 10^-6uA= 10^-9nA= 10^-12pA 電流是一個有方向的物理量,僅指出大小是不夠的,規(guī)定以正電荷移動的方向為電流的真實方向。列寫電路方程時,電壓、電流的正、負是以電流圖上預(yù)先假定的參考方向為依據(jù)的,若計算結(jié)果為正值,說明電壓、電流的真實方向與參考方向相符,否則相反。
3. 電路基礎(chǔ)知識 –電壓、電動勢 電壓----也稱作電勢差或電位差,是衡量單位電荷在靜電場中由于電勢不同所產(chǎn)生的能量差的物理量。需要指出的是,“電壓”一詞一般只用于電路當(dāng)中,“電勢差”和“電位差”則普遍應(yīng)用于一切電現(xiàn)象當(dāng)中。
電壓的單位----在國際單位制中的主單位是伏特,簡稱伏,用符號V表示。伏特等于對每1庫侖的電荷做了1焦耳的功,即1 V = 1 J/C。
電動勢(E)----表示電源特征的一個物理量,電源中非靜電力對電荷作功的能力,稱為電動勢,在數(shù)值上等于非靜電力把單位正電荷從電源低電位端b經(jīng)電源內(nèi)部移到高電位端a所作的功。 電動勢的大小----等于非靜電力把單位正電荷從電源的負極,經(jīng)過電源內(nèi)部移到電源正極所作的功。
電路的基本元素是元件,電路元件是實際器件的理想化物理模型,應(yīng)有嚴格的定義。電路中研究的全部為集總元件,電路元件的端子數(shù)目可分為二端、三端、四端元件等。
電路中最基本的幾個元件是電阻、電容和電感。下面我們依次簡單介紹一下這幾種基本元件。
5. 電路基礎(chǔ)知識 --電阻、電容和電感 電阻----英文名稱為Resistance,縮寫為R,它是導(dǎo)體的一種基本性質(zhì),與導(dǎo)體的尺寸、材料、溫度有關(guān)。導(dǎo)體的橫截面積,材料,長度可改變導(dǎo)體電阻的大小,有時溫度也同樣可以影響其大小。
電阻的主要物理特征是變電能為熱能,也可說它是一個耗能元件,電流經(jīng)過它就產(chǎn)生內(nèi)能。電阻在電路中通常起分壓、分流的作用。
對信號來說,交流與直流信號都可以通過電阻。 電容----指的是在給定電位差下的電荷儲藏量;記為C,國際單位是法拉(F)。
電容也是電容器的俗稱。電容是表征電容器容納電荷的本領(lǐng)的物理量。
我們把電容器的兩極板間的電勢差增加1伏所需的電量,叫做電容器的電容。 電感----是用絕緣導(dǎo)線繞制而成的電磁感應(yīng)元件,也是電子電路中常用的元器件之一。
電感是用漆包線、紗包線或塑皮線等在絕緣骨架或磁心、鐵心上繞制成的一組串聯(lián)的同軸線匝,它在電路中用字母“L”表示,主要作用是對交流信號進行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。
電學(xué)知識總結(jié) 一, 電路 電流的形成:電荷的定向移動形成電流.(任何電荷的定向移動都會形成電流). 電流的方向:從電源正極流向負極. 電源:能提供持續(xù)電流(或電壓)的裝置. 電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.如干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.發(fā)電機則由機械能轉(zhuǎn)化為電能. 有持續(xù)電流的條件:必須有電源和電路閉合. 導(dǎo)體:容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體.如:金屬,人體,大地,鹽水溶液等. 絕緣體:不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,純水等. 電路組成:由電源,導(dǎo)線,開關(guān)和用電器組成. 路有三種狀態(tài):(1)通路:接通的電路叫通路;(2)開路:斷開的電路叫開路;(3)短路:直接把導(dǎo)線接在電源兩極上的電路叫短路. 電路圖:用符號表示電路連接的圖叫電路圖. 串聯(lián):把元件逐個順序連接起來,叫串聯(lián).(任意處斷開,電流都會消失) 并聯(lián):把元件并列地連接起來,叫并聯(lián).(各個支路是互不影響的) 二, 電流 國際單位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安. 測量電流的儀表是:電流表,它的使用規(guī)則是:①電流表要串聯(lián)在電路中;②電流要從"+"接線柱入,從"-"接線柱出;③被測電流不要超過電流表的量程;④絕對不允許不經(jīng)過用電器而把電流表連到電源的兩極上. 實驗室中常用的電流表有兩個量程:①0~0.6安,每小格表示的電流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的電流值是0.1安. 三, 電壓 電壓(U):電壓是使電路中形成電流的原因,電源是提供電壓的裝置. 國際單位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏. 測量電壓的儀表是:電壓表,使用規(guī)則:①電壓表要并聯(lián)在電路中;②電流要從"+"接線柱入,從"-"接線柱出;③被測電壓不要超過電壓表的量程; 實驗室常用電壓表有兩個量程:①0~3伏,每小格表示的電壓值是0.1伏; ②0~15伏,每小格表示的電壓值是0.5伏. 熟記的電壓值:①1節(jié)干電池的電壓1.5伏;②1節(jié)鉛蓄電池電壓是2伏;③家庭照明電壓為220伏;④安全電壓是:不高于36伏;⑤工業(yè)電壓380伏. 四, 電阻 電阻(R):表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用.(導(dǎo)體如果對電流的阻礙作用越大,那么電阻就越大,而通過導(dǎo)體的電流就越?。? 國際單位:歐姆(Ω);常用:兆歐(MΩ),千歐(KΩ);1兆歐=103千歐; 1千歐=103歐. 決定電阻大小的因素:材料,長度,橫截面積和溫度(R與它的U和I無關(guān)). 滑動變阻器: 原理:改變電阻線在電路中的長度來改變電阻的. 作用:通過改變接入電路中的電阻來改變電路中的電流和電壓. 銘牌:如一個滑動變阻器標有"50Ω2A"表示的意義是:最大阻值是50Ω,允許通過的最大電流是2A. 正確使用:a,應(yīng)串聯(lián)在電路中使用;b,接線要"一上一下";c,通電前應(yīng)把阻值調(diào)至最大的地方. 五, 歐姆定律 歐姆定律:導(dǎo)體中的電流,跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比. 公式: 式中單位:I→安(A);U→伏(V);R→歐(Ω). 公式的理解:①公式中的I,U和R必須是在同一段電路中;②I,U和R中已知任意的兩個量就可求另一個量;③計算時單位要統(tǒng)一. 歐姆定律的應(yīng)用: ①同一電阻的阻值不變,與電流和電壓無關(guān),其電流隨電壓增大而增大.(R=U/I) ②當(dāng)電壓不變時,電阻越大,則通過的電流就越小.(I=U/R) ③當(dāng)電流一定時,電阻越大,則電阻兩端的電壓就越大.(U=IR) 電阻的串聯(lián)有以下幾個特點:(指R1,R2串聯(lián),串得越多,電阻越大) ①電流:I=I1=I2(串聯(lián)電路中各處的電流相等) ②電壓:U=U1+U2(總電壓等于各處電壓之和) ③ 電阻:R=R1+R2(總電阻等于各電阻之和)如果n個等值電阻串聯(lián),則有R總=nR ④ 分壓作用:=;計算U1,U2,可用:; ⑤ 比例關(guān)系:電流:I1:I2=1:1 (Q是熱量) 電阻的并聯(lián)有以下幾個特點:(指R1,R2并聯(lián),并得越多,電阻越?。?①電流:I=I1+I2(干路電流等于各支路電流之和) ②電壓:U=U1=U2(干路電壓等于各支路電壓) ③電阻:(總電阻的倒數(shù)等于各電阻的倒數(shù)和)如果n個等值電阻并聯(lián),則有R總=R ④分流作用:;計算I1,I2可用:; ⑤比例關(guān)系:電壓:U1:U2=1:1 ,(Q是熱量) 六, 電功和電功率 1. 電功(W):電能轉(zhuǎn)化成其他形式能的多少叫電功, 2.功的國際單位:焦耳.常用:度(千瓦時),1度=1千瓦時=3.6*106焦耳. 3.測量電功的工具:電能表 4.電功公式:W=Pt=UIt(式中單位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒). 利用W=UIt計算時注意:①式中的W.U.I和t是在同一段電路;②計算時單位要統(tǒng)一;③已知任意的三個量都可以求出第四個量.還有公式:=I2Rt 電功率(P):表示電流做功的快慢.國際單位:瓦特(W);常用:千瓦 公式:式中單位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A) 利用計算時單位要統(tǒng)一,①如果W用焦,t用秒,則P的單位是瓦;②如果W用千瓦時,t用小時,則P的單位是千瓦. 10.計算電功率還可用右公式:P=I2R和P=U2/R 11.額定電壓(U0):用電器正常工作的電壓.另有:額定電流 12.額定功率(P0):用電器在額定電壓下的功率. 13.實際電壓(U):實際加在用電器兩端的電壓.另有:實際電流 14.實際功率(P):用電器在實際電壓。
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