Основни принципи на опростяване на схеми
Сложните вериги във физическото електричество в прогимназията могат да бъдат опростени чрез следните принципи:
☀Първо: пренебрегвайки съпротивлението на проводника, се приема, че проводникът R е ≈0. Напрежението през проводника с протичащ ток е нула и напрежението през превключвателя може да бъде измерено, когато е отворен (няма други точки на прекъсване във веригата).
☀Второ: Когато ключът е затворен, той е еквивалентен на проводник; когато ключът е отворен, това е еквивалентно на отворена верига, която може да бъде премахната от двата възела на веригата. Когато превключвателят е затворен и тече ток, напрежението през превключвателя е нула и напрежението през превключвателя може да бъде измерено, когато е отворен (няма други точки на прекъсване във веригата).
☀Трето: Вътрешното съпротивление на амперметъра е много малко. Когато се анализира режимът на свързване на веригата, мястото с амперметъра може да се разглежда като проводник.
☀Четвърто: Вътрешното съпротивление на волтметъра е много голямо. Когато се анализира режимът на свързване на веригата, мястото с волтметъра може да се разглежда като отворена верига и да се отстрани от двата възела на веригата.
☀Пето: Късо съединение на електрическия уред (съпротивление): Когато електрическият уред (съпротивление) и проводникът (ключ, амперметър) са свързани паралелно, през електрическия уред не преминава ток (както е показано на фигурата по-долу) , а електрическият уред може да бъде изваден от двата възела на веригата ( премахване).
☀Шесто: Сегментът Pa на плъзгащия реостат е съединен на късо от телта (метален прът) и не работи. След премахване на сегмента Pa фигурата a по-долу става фигура b.
☀Седмо: Анализирайте връзката между общия ток, общото напрежение и разделения ток и разделеното напрежение според законите за тока и напрежението на последователни и паралелни вериги „последователно разделено напрежение, паралелно свързан ток“.
☀Осмо: Ако амперметърът е свързан последователно с някакъв електрически уред, измерете тока на този електрически уред, а ако волтметърът е свързан паралелно с който и да е електрически уред, измерете напрежението на този електрически уред. Напрежението, измерено от волтметъра, може да се прецени по метода на приплъзване и метода на източника.
☀Девето: По принцип волтметърът е задължително да бъде свързан паралелно във веригата. Когато измервате захранващото напрежение отделно, то може да бъде директно свързано към двата края на захранването.
По принцип, ако волтметърът е свързан последователно във веригата, измереното напрежение е напрежението в захранването (вижте бележките за подробности). Ако амперметърът е директно свързан към двата края на захранването, той ще бъде изгорен и захранването ще бъде съединено накъсо, изгаряйки захранването.
☀Десето: Ако върху проводника (между възлите) няма електрически уреди (с изключение на ключове и амперметри), тогава всяка точка от проводника може да се разглежда като точка, която може да се комбинира, разделя, увеличава или намалява произволно. (Този метод се нарича още метод на възел) Например:
02
Стъпки за опростяване на веригата
☀Стъпка 1: Отстранете прекъснатия превключвател според изискванията на темата и завъртете затворения превключвател в проводник.
☀Стъпка 2: Превърнете амперметъра в жица (може и да се запази според случая).
☀Стъпка 3: Отстранете волтметъра.
☀Стъпка 4: Обединете (или транспонирайте) възлите на жицата. (Тази стъпка се използва, когато във веригата има много електрически уреди и те са заплетени един в друг)
☀Стъпка 5: Начертайте еквивалентна електрическа схема, за да определите дали електрическите уреди са свързани последователно или паралелно.
☀Стъпка 6: Използвайте принципи 7 и 8 в оригиналната схема, за да прецените какъв електрически ток и напрежение измерват амперметърът и волтметърът.
☀Стъпка 7: Добавете волтметъра и амперметъра към еквивалентната електрическа схема и анализирайте връзката между всеки амперметър и представянето на напрежението. (Принцип седем)
03
Избрани лекции върху класически примери
☀Пример 1: В следната електрическа схема, след като ключът S е затворен, показанието на волтметър V1 е 2,5 V, а показанието на V2 е 1 V. Ако показанието на A2 е 0.2A, какво е показанието на A1? Намерете напрежението на двете крушки.
снимка
Анализ: Стъпка 1: Превърнете превключвателя в проводник;
Стъпка 2: Превърнете амперметъра в проводник;
Третата стъпка е да премахнете волтметъра.
Четвъртата стъпка (пропусната)
Стъпка 5: Определете метода на електрическо свързване
снимка
Очевидно двете електрически крушки са свързани последователно във веригата.
Стъпка 6: Съгласно принцип 4, знайте, че волтметърът V2 е изключен, така че през A1 не протича ток и показанието е нула; според метода на приплъзване е известно, че V1 е свързан паралелно на захранването и измервайте напрежението в двата края на захранването. V2 и L2 са свързани паралелно и напрежението през L2 се измерва.
Стъпка 7: Еквивалентната електрическа схема е както следва:
снимка
Съгласно еквивалентната електрическа схема може да се види, че необходимият I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
снимка
☀Пример 2: Както е показано на фигурата, след като ключът s е затворен, връзката между следните представяния на напрежението е, а връзката между представянията на тока е ___.
снимка
Анализ: първата стъпка: превърнете превключвателя в проводник;
Стъпка 2: Превърнете амперметъра в проводник;
Третата стъпка: извадете волтметъра; четвъртата стъпка (пропусната);
Стъпка 5: Определете режима на свързване на всеки електрически уред:
снимка
Стъпка 6: Преценете обектите, измерени с амперметър и волтметър, съгласно принципи 7 и 8 и метода на приплъзване или метода на отстраняване на източника.
① В оригиналната схема, ако волтметърът бъде премахнат, може да се установи, че амперметрите A1 и A2 са свързани последователно с електрическата крушка, така че числата за представяне на тока са равни;
② Използвайки метода на приплъзване, може да се прецени, че V1 измерва напрежението в двата края на L1, V2 измерва напрежението в двата края на захранването, а V3 измерва напрежението в двата края на L2.
Стъпка 7: Еквивалентната електрическа схема е както следва:
снимка
снимка
☀Пример 3: След като превключвателят на веригата е затворен, показанията на v1, v2 и v3 са съответно 8V, 9V и 4V, така че какви са напреженията в двата края на L1, L2 и L3?
снимка
Необходимата връзка на напрежението е: U2=U1 плюс U3 I1=I2
Решение: Съгласно "Десет принципа, седем стъпки", еквивалентната схема на веригата може да се получи, както следва:
снимка
От еквивалентната диаграма могат да се получат следните уравнения:
UL1 плюс UL2=8V
UL2 плюс UL3=9V
UL3=4V
Решение: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
снимка
☀Пример 4: Както е показано на фигурата, известно е, че двете електрически крушки L1 и L2 са свързани последователно, тогава правилната преценка между трите амперметъра (амперметър или волтметър) в ①, ② и ③ е ( )
A. ① е амперметър, ② и ③ са волтметри;
B. ① и ③ са волтметри, а ② е амперметър;
C. ① и ② са амперметри, а ③ е волтметър;
D. ①② и ③ са амперметри
снимка
Анализ: На този въпрос може да се отговори чрез метода на елиминиране. Попълнете таблиците за отговор на А
Сред трите позиции, според електрическата схема "десет принципа, седем стъпки" е опростена до:
снимка
Очевидно не отговаря на заглавието.
Попълнете таблиците на отговор B във фигурата, веригата може да бъде опростена като:
снимка
Този метод на попълване отговаря на смисъла на въпроса.
Попълнете таблиците на отговор C във веригата, веригата L1 е изключена и опростената електрическа схема е същата като отговор A, което не отговаря на значението на въпроса. Попълнете таблиците с отговорите на Г на фигурата, захранването е късо и през двете крушки не протича ток, което не отговаря на смисъла на въпроса. Затова изберете отговор Б.
