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(jìn)一步對電路進(jìn)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(jìn)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(fù)極。
若途中無節(jié)點(分叉點),電流沿著一條路徑前進(jìn)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(jìn)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(fù)),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(fù),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(jìn)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(jìn)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(jìn)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。
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