如何画等效电路图.docx

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如何画等效电路图

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如何画等效电路图

在电学计算题的电路中，出现多个开关的闭合、断开的不同状态，有时还涉及滑动变阻器的滑片放在不同位置，学生求解时就显得比较困难，很容易造成误判和错解。

笔者在教学中运用“电流路径的优先走法”思路，对电路图进行分析，画出“等效电路图”的方法，把复杂的问题简单化，学生解题的正确率得到了很大提高。

一.电流路径的优先走法

把电流比作一个“人”，它所走过的路径有一定的规律可循。

下面分几种情形讨论。

1.如图1，电流从点a走到点b，有二条路可走，由于连接电路的导线电阻很小，采用近似的分析方法，可以认为导线的电阻为

，而灯泡是有电阻的，所以电流优先走与灯泡并联的导线这条路径，而不经过灯泡，因而在画等效电路图，可把灯泡删掉。

图1

2.如图2，电流从点a走到点b，走哪条路呢？

由于电流表的特点是电流很小，相对与它并联的R而言可以忽略，所以电流优先走电流表这条路径，而不经过R，同样，在画等效电路图时，应删掉R。

图2

3.如图3，由于电压表的电阻很大，可以把电压表看成开路，所以电流优先走R这条路径。

当然此时有微弱的电流经过电压表，电压表有示数。

图3

4.如图4、图5，电流优先走与电压表并联的导线或电流表，这时电压表无示数。

图4

图5

5.如图6，这种情况电流将如何走法呢？

由于电流表、导线的电阻都很小，相对而言，导线的电阻会更小，近似地分析认为，电流只优先走导线，所以电流表示数为0A，画等效图时，应删掉电流表。

图6

二.等效电路图的画法与解题的一般步骤

1.认真审题，在草稿纸上画出原图，并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下；

2.根据电流路径的优先走法，把没有电流经过的元件用橡皮擦擦掉，同时将断开的开关及与其串联的元件与擦掉，闭合的开关用导线代替；

3.正确分析电路的连接方式，明确电流表测哪部分电路的电流，电压表测谁的电压，再将电路图整理，即画出了等效电路图；

4.把已知条件尽可能标注在等效电路图上；

5.找出所求的物理量与哪个等效图对应，然后根据串、并联电路的特点，特别注意电源电压不变，定值电阻的阻值不变，正确运用电学公式来分析解答。

三.例题分析

例1.如图7所示，电源电压保持不变，滑动变阻器最大值为

，小灯泡的电阻为

且保持不变。

当

、

均闭合且滑片P滑到b端时，电流表

、

的示数之比为3：

2，当

、

均断开且滑片P置于滑动变阻器中点时，小灯泡L的功率为10W。

求：

（1）电阻

的阻值；

（2）当

、

均闭合且滑片P在b端时，电压表V的示数；

（3）整个电路消耗的最小功率。

分析：

（1）当

、

均闭合，且滑片滑到b端，根据图7，则灯泡L中无电流通过，所以可画出等效电路图（如图8）。

图7图8

（2）当

、

均断开，且滑片置于中点，根据图4，可画出等效电路图（如图9）。

解：

（1）图8中，设

的示数

，则

的示数

因为

、

并联

所以

又因为

，所以

，

所以

（2）如图9，因为

图9

所以

因为

所以电源电压

所以图8中电压表的示数为30V。

（3）根据

，电源电压U一定，当R最

图13

（1）

、

正常工作时的电阻

、

分别是多少？

（2）当开关

断开，

闭合时，恰有一盏灯能长时间正常发光，此时电压表、电流表的示数分别是多少？

（3）当开关

断开、

闭合时，电路实际功率是

，那么此时电流表的示数是多少？

的额定电压是多少？

分析：

（1）当

断开、

闭合，等效电路图如图14。

图14

（2）当

闭合，

断开，等效电路图如图15。

图15

解：

（1）因为

所以

，

（2）图14中，因为有一盏灯能长时间正常发光，而另一灯不会烧坏，所以另一灯工作电流比它的额定电流小。

因为

，所以

，

而串联电路中各处的电流相等，所以

，即

在正常发光，

发光较暗。

这时

，所以电压表示数为3V，电流表示数为0.5A，电源电压

（3）图15中，因为只有

工作，而

所以

即电流表的示数为0.25A

又

，

所以

一、等势点法的原理水自然流动时,总是从高处流向低处,电流也总是从高电势点流向低电势点.电源正极可看成电势最高点,负极可看成电势最低点.电流从电源正极流向电源负极过程中,若经过用电器、电压表等对电流有较大阻碍作用元件时,其电势会降低,故它们两端不是等势点;若经过导线、闭合的开关、电流表等对电流阻碍作用几乎为零的元件时,电势不会降低,故这些位置可看成等势点.二、等势点法的标记规则对一个具体电路,我们采用字母来对其进行标记,即电势相同的各点用同一字母标记,电势不同的点用不同字母标记.具体做法是:

（1）由导线、闭合的开关、电流表等连接起来的各点可视为等势点,用同一字母标记.

（2）由用电器、断开的开关、电压表、电源等连接的各点不是等势点,用不同字母标记.图1图2图3（3）字母标记的规则:

根据电势的高低,从高电势点（电源正极）按照字母顺序依次标记.