节点法在初中物理电学中的妙用
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九年级物理上册知识点(电路图常考8种画法)01、伸缩导线法若导线上两点间无用电器连接,则可将这两点间的导线伸长或缩短,甚至可缩成一点。
例1:把图1电路改画成串、并联关系明显的等效电路。
解析:因B与D两点、A与C两点间无用电器,故可将BD、AC导线缩短。
先将导线BD缩成一点得图2电路,再将导线AC缩成一点得图3电路,最后经处理可得等效电路如图4。
02、拽拉导线法将电路中的连接点向上向下、向左向右拽拉,再经处理即可得串、并联关系明显的等效电路。
例2:把图5电路改画成串、并联关系明显的等效电路。
解析:将A 点先向上拉再向左拉,将B 点先向下拉再向右拉得图6电路;再经处理可得图7即题中所求电路。
03、合并节点法 不论导线有多长,只要其间没有连接电源、用电器,则导线两端点都可看成一点,从而找出各用电器两端的公共点。
此法可用于识别不规范的电路。
例3:把图8电路改画成串、并联关系明显的等效电路。
解析:因AC 和BD 两导线上都没有连接用电器,故可把AC和BD导线看作A和B两个点处理;进而可知四个电阻并联在A、B两点之间,将这四个电阻并联接在A、B两点之间使其作为电阻公共点,即可得图10所示题中所求电路。
04、移动节点法一个节点可从导线上的一处移到另一处,但不可越过电源、用电器。
例4:把图11电路改画成串、并联关系明显的等效电路。
解析:将节点A向左移到左侧导线上,将节点B向右移到右侧导线上,所得图12电路即题中所求。
例5:将图13电路改画成串、并联关系明显的等效电路。
解析:将节点A向上移,将节点B向下移,得图14电路即为图中所求。
图3.907、电表摘补法对于有电表的电路可采取电表摘补法分析:把电压表换文字内容连接处看成断路,电流表连接处看作一根导线。
由于导线、开关、电流表的阻值很小,所以在电路中可以把电压表两端导线在电路中进行等效移动,在移动中电压表两端导线可以跨过电路中任何导线、开关、电流表等电阻值很小的元件,而几乎不影响电压表的读数。
节点电流定律
节点电流定律是一种电路中常用的定律,它用来计算电路中某一特定节点的电流。
节点电流定律可以表述为,位于某一节点上的电流等于从此节点向外流出的电流减去从外部进入此节点的电流之差:
I_node = I_out - I_in
在节点电流定律中,I_node 表示某节点上的电流,而I_out和I_in则分别表示从此节点向外流出的电流和从外部进入此节点的电流的总和。
节点电流定律是电路分析的基础,它可以用来计算出每个节点上的电流。
通过节点电流定律,可以把一个复杂的电路简化为一组相互关联的节点方程,从而有助于求解电路问题。
此外,节点电流定律还可以用来计算某一节点两个部分之间的电流比例。
假设有两个电路分支A和B,当A的电流为Ia,B的电流为Ib时,则A的电流占节点电流的比例为:
Ia/(Ia+Ib) ≈ Ia/I_node
可以看出,节点电流定律可以用来计算电路中节点之间的电流比例,从而更好地分析和理解电路结构和功能。
另外,节点电流定律是经典电路分析和新近发展出来的无电源电路分析技术所用到的基本定律之一。
无电源电路分析是一种利用节点电流定律分析节点电流以及计算电路的节点电压的技术。
由于节点电流定律的应用十分广泛,因此它也被认为是一种非常重要的电路定律。
画等效电路图一妙法——“节点法”第一篇:画等效电路图一妙法——“节点法”画等效电路图一妙法——“节点法”电学量的计算是初中物理教学中的难点和重点问题之一,解决此问题的关键是正确分析电路的结构,画出等效规范的电路图.在教学中给学生总结出一套即符合初中学生现有知识水平,又简单易行的一般方法,可大大提高学生的学习效率,逐步提高学生分析问题和解决问题的能力.本文谈谈用“节点法”画等效电路图.电路中三条或三条以上支路的汇交点,称为节点.借助节点排列的规范化来作出等效电路的方法,称为节点法.用节点法画等效电路图具体分为四步:第一,明确节点,标上字母(如图1所示,若图中没有节点则为串联);第二,节点连线,可以合并.如果两个节点之间有一根导线直接相连,而电路图中导线电阻可视为零,故可将两个节点合并,视为一个节点.如图1中S断开时1、2两个节点可视为一个节点(12),3、4两个节点可视为一个节点(34);第三,节点依次排列.将各个节点按电位高低,即沿电流流向依次排列在一直线上,如图2所示;第四,电阻对号入座,将图1中的各个电阻一一取出,【现在举一个经典的例子】用“节点法”分析“1996年全国初中物理竞赛”的电路识别题.在图5中,四个灯泡L1、L2、L3、L4的连接方法是怎样的?分析根据上述四步进行:一、由图5可知节点有四个,分别标上字母A、B、C、D;二、如图5所示节点A、C可合并为一个节点(AC),节点B、D可合并为一个节点(BD);三、将节点沿电流方向依次排列在一直线上,如图6所示;四、灯泡对号入座,图五图六L1在A、B间,L2在B、C间,L3在C、D间,L4在D、b间,作出规范等效电路如图7.所以电路连接情况是L1、L2、L3并联后与L4串联.图七第二篇:第三届非遗节成都遗产展示糖画第三届非遗节成都遗产展示糖画2011年04月15日18:10腾讯大成网·旅游频道我要评论(0)字号:T|T 转播到腾讯微博糖画,顾名思义就是用融化的糖汁作画,四川民间过去又称“倒糖饼儿”、“糖粑粑儿”、“糖灯影儿”等。
初中物理电学识别串并联电路的四种方法1.使用定义法识别串并联电路若电路中的各元件是逐个顺次连接起来的,则电路为串联电路,若各元件“首首相接,尾尾相连”并列地连在电路两点之间,则电路就是并联电路。
2.使用电流流向法识别串并联电路从电源的正极(或负极)出发,沿电流流向,分析电流通过的路径。
若只有一条路径通过所有的用电器,则这个电路是串联的(如图l所示);若电流在某处分支,又在另一处汇合,则分支处到汇合处之间的电路是并联的(如图2所示)。
电流流向法是电路分析中常用的一种方法。
例1.分析下图所示电路中,开关闭合后,三盏灯的连接形式,并分析开关的作用。
从电源的正极(或负极)出发,沿电流流向,分析电流通过的路径。
若只有一条路径通过所有的用电器,则这个电路是串联的(如图l所示);若电流在某处分支,又在另一处汇合,则分支处到汇合处之间的电路是并联的(如图2所示)。
电流流向法是电路分析中常用的一种方法。
例1.分析下图所示电路中,开关闭合后,三盏灯的连接形式,并分析开关的作用。
分析:用“电流流向法”来判断.在图甲所示的电路中,从电源的正极出发,电流依次通过了灯L1、L2和L3,电路中没有出现“分叉”,见图3的虚线所示,所以这三盏灯是串联的.在串联电路中,一个开关可以控制所有的用电器。
为识别图乙所示电路的连接方式,可以先用虚线将电流通过的所有路径在图中画出来,在图中可看出,电流的流向是:由此可看出灯L1、L2和L3分别在三条支路上,所以这三盏灯是并联的。
其中通过灯L1、L2的电流通过了开关S1,当开关S1断开时,灯L1、L2中没有电流通过,两灯熄灭,因此开关S1控制L1、L2两盏灯泡。
开关S2在干路上,控制三盏灯。
在如图所示电路中用“电流流向法”画出了图丙中的电流流向。
见图4的虚线所示,电流有三条通路,且每一流线上只有一个用电器,则此电路为并联电路。
开关S在干路上,控制三盏灯。
3.使用节点法识别串并联电路节点法:就是在识别电路的过程中,不论导线有多长,只要其间没有电源、用电器等,导线两端点均可以看成同一个点,从而找出各用电器两端的公共点。
结点电压法内容
结点电压法是一种电路分析方法,用于解决包含多个电压源、电流源和电阻的电路的问题。
结点电压法的基本思想是,将电路中的每个节点都作为一个未知量,通过节点的电压来表示。
然后利用基尔霍夫定律和欧姆定律,建立节点电压之间的各种关系式,最终求解节点电压。
使用结点电压法的步骤如下:
1. 选择一个节点作为参考节点,通常选取地(ground)作为参考节点。
2. 对于电路中的每个节点,用一个未知量表示节点电压,并定义一个相对于参考节点的电压参考方向。
3. 根据基尔霍夫电流定律,在每个节点处建立节点电流方程。
节点电流等于进入节点的电流和离开节点的电流之和。
4. 根据欧姆定律,在每个电阻元件处建立电压-电流关系式。
根据电压参考方向的选择,可以根据欧姆定律写出电流等于电压差除以电阻的关系式。
5. 解这些方程组,得到所有节点电压的值。
结点电压法在解决电路问题时具有许多优点,如可以处理复杂的电路,可以得到电路中各个节点的电压值,可以得出各个元件的电流值等。
但是,结点电压法也存在一些限制,如需要建立大量的方程并进行复杂的代数运算,对于大型电路可能耗时较长。
总之,结点电压法是一种适用于各种电路的分析方法,可以快速求解电路中各个
节点的电压值,并得到电路中各个元件的电流值。
积分电容节点放电
摘要:
一、引言
二、积分电容的概念和性质
三、积分电容节点的放电过程
四、总结
正文:
积分电容是一种在电路中储存电荷的元件,通常由两个导电板之间夹一层绝缘介质构成。
积分电容具有可储存电荷、释放电荷的特性,被广泛应用于各种电子设备中。
当一个电容器两端的电压发生变化时,电容器内部的电荷也会随之发生变化。
电荷的变化可以通过一个称为“节点”的概念来描述。
节点是指电路中连接电容器的点,它代表了电容器内部的电荷状态。
当电容器两端的电压发生变化时,节点上的电荷也会随之发生变化。
电荷的变化可以分为两个过程:充电和放电。
充电是指电容器内部的电荷增加,而放电则是指电容器内部的电荷减少。
在积分电容的放电过程中,电容器内部的电荷会通过电路中的电阻器流向电源或其他电容器,直到电容器内部的电荷减少到零。
放电过程中,电容器两端的电压会逐渐降低,直到最终降为零。
积分电容的放电过程可以通过欧姆定律来描述。
根据欧姆定律,电容器两端的电压与电容器内部的电荷成正比,而电容器内部的电荷与电路中的电流成
正比。
因此,可以通过计算电路中的电流来确定积分电容的放电过程。
积分电容是一种重要的电子元件,被广泛应用于各种电子设备中。
电路基础原理电路中的电流分析与节点定律电路基础原理:电流分析与节点定律电流是电路中最基本的概念之一,理解电流的分析和节点定律对于电路的设计和故障排查非常重要。
本文将简单介绍电路中的电流分析原理以及节点定律。
1. 电流分析电流是指电荷在单位时间内通过导体的数量,单位为安培(A)。
电路中的电流可以通过欧姆定律来计算,即I=V/R,其中I表示电流,V表示电压,R表示电阻。
根据欧姆定律,电流的大小与电压成正比,与电阻成反比。
在电路中,电流可能会分成多个支路,这时我们就需要进行电流的分析。
电流在分支电路中的分配根据分路定律进行计算。
分路定律可以简单概括为:流入节点的总电流等于流出节点的总电流。
这个原理基于电流的守恒定律,即电荷守恒。
2. 节点定律节点定律是电流分析中的另一个重要原理。
节点是指电路中的连接点,可以是两个导线连接的地方,也可以是导线和元件连接的地方。
我们可以利用节点定律来推导和计算电路中的电流。
节点定律有两种形式:基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。
基尔霍夫第一定律也叫作电流定律,它指出在一个节点上,流入节点的总电流等于流出节点的总电流。
这个定律本质上是根据电荷守恒定律得出的。
基尔霍夫第二定律也叫作电压定律,它是通过对电路中的闭合回路进行分析得出的。
基尔霍夫第二定律可以简化地概括为:环路中所有电压的代数和等于零。
这个定律基于能量守恒定律,即能量不能被消耗或产生。
电流分析和节点定律在电路设计和故障排查中发挥着重要的作用。
通过电流分析,我们可以了解电路中每个分支的电流分布情况,帮助我们确定电流的路径和大小。
节点定律则可以帮助我们计算复杂电路中各个节点处的电流,方便我们进行电路的计算和分析。
总结一下,电路中的电流分析和节点定律是电路基础原理中的重要概念。
电流分析可以帮助我们计算电路中的电流分布情况,而节点定律则可以帮助我们计算电路中各个节点处的电流。
掌握这些原理和方法对于电路设计和故障排查非常有帮助。
节点法对初中物理电路故障的诊断研究作者:李茂泉来源:《教育教学论坛》2019年第40期摘要:在初中阶段,电路故障问题一般有两种情况:一种情况是在某处发生断路,另一种情况是在某处发生短路。
对这类问题,教师往往不得要领。
文章利用电路诊断理论,讨论了上述问题,结果发现电路的诊断有规律可遵守。
关键词:节点;支路;变换;逆中图分类号:G632.41; ; ;文献标志码:A; ; ;文章编号:1674-9324(2019)40-0218-02近年来,在各种中考和初中学生物理的学习中,大量的电路故障问题进入了学生的课本。
由于教师在大学时没有受过相应的训练,给教学带来了很大的困惑。
笔者搜寻了几所国内著名的高校的课程设置,试图找到问题的根源。
在北大物理系,仅保留了现代电子电路基础及实验(1)课[1],在北京师范大学物理系[2],仅仅保留了电工学及实验,电子线路两门选修课程;在课程教学论研究生培养方案中(2016华东师大),电路类训练消失掉!可见,从大学本科到研究生的课程设计均没有涉及故障诊断这一问题。
由于初中学生思维特点,没有系统的分析能力,加上中学电学实验本来就不多,给这个问题的解决带来了很大的困难。
“教师难教,学生难学”,更关键的是,找不到一种有章可循的方法,老师之间的想法也难统一。
其实这个问题,在电路学科中已有一定的理论基础,主要是没有引起注意。
笔者阅读了近年来我国中考的各种考纲及准备材料,故障诊断是必考内容,但授课老师的方法,还是分散的定性的处理,没有系统处理方式,让学生无法适从。
对于初中老师来说,基本都受过电工技术训练,节点法比较适合他们的需要。
本文由理论基础、计算例子、给予编题者对设计流程的建议、节点法应用的讨论等组成。
一、理论基础故障证实法是一类重要的电路诊断方法,起源于20世纪80年代,其核心思想是以证实故障的存在及定位为研究对象。
补偿法属于其中的一类,其核心思想是,将电路发生的故障等价的考虑为电路导纳或阻抗发生改变,通过外加补偿电流源或电压源的方式消除这种改变。
节点在分析电路时的妙用孔令军“具备分析简单电路的能力”是初中电学课程对学生提出的基本技能要求,也是历届中考中电学题考查的热点与难点所在。
如何比较轻松地突破这一难点?同学们不妨试试抓住节点分析电路的方法。
节点又叫分支点,是两条或更多条支路的联接点。
在电路图中,节点表现为导线交叉相连接的小黑点,而在实物电路中则表现为同时接了两根或两根以上的导线的那些接线柱。
分析电路时先抓住其中的节点,可起到纲举目张之功效。
一. 抓住节点可初步判明电路的连接方式、干路和支路的组成情况及开关的控制作用例1. 分析下列各图中灯泡的连接方式及开关的控制作用。
分析:串联电路中通常无节点,所以有节点的电路可初步判为并联电路,以上四图中除了图a,其他三幅都是并联电路图。
图b中,因开关位于两节点之间(电流经),故只控制支路,而开关在节点B与电源的一极之间,处于干路上,能同时控制和。
至于有多个节点的电路,我们只抓与电源两极最靠近的两个节点,如上图的图c、图d中,我们都只抓住其中的A、D两节点,用上述方法可判定:图c中开关在干路上,同时控制和,而开关则只能控制支路;图d中灯的两端都分别通过导线直接与两节点A、D相连,所以三灯是并联的。
(如图d中,的左接线柱及的右接线柱与A节点相连,的右接线柱及的左接线柱与D节点相连)。
节点法也适用于复杂电路的局部分析。
例2. 下列电路中,和不是串联的电路是()分析:如果串联,连接它们的导线上不会“节外生支”,即它们之间的连接导线上无通其他支路的节点,上面三图中,b、c两图的都以无节点的导线相连,都是串联的,故本题应选a。
二. 找节点法使连接实物图和画电路图变得简单而可操作根据所给电路图,以笔画线代替导线连接实物图是电学中常见而又重要的题型。
由于实物图不像电路图那样一目了然,许多同学对这类题缺乏信心,能否使实物图的连接更具可操作性,我们不妨试试“节点定位法”:在电路图上的节点处给电路“松绑”,首先只考虑一条支路,像连串联电路那样把干路及这一支路的元件依次连好;接着对照电路图,在已连好的电路中给节点准确“定位”(即弄清它们介于哪两个元件间),最后再将另一支路的两端分别连到两极点上即可。
节点法化简电路金题试做经典题目你来挑战例.如图所示,A、B两端连接电压为U的直流电源,电阻R1、R2、R3、R4阻值各不相同,求电路中的总电流大小I。
名师点拨【问题识别】电路中有多个电阻或用电器连接起来却不清楚其串并联关系时,需要对其进行简化以便分析。
【方法提炼】简化电路第一步:等效法电流表看作导线;电压表、电容器看作断路,与电容器、电压表串联的电阻视为导线。
简化电路第二步:节点法(也称为等势点法)同一根导线上的两点电势相同;节点标字母,再按电势由大到小在节点处标数字;画一条线,按电势高低重新排列元件。
【补充说明】1.如果导线上(节点之间)没有用电器(开关、电流表除外),那么导线上的各点可以看作是一个点,可以任意合并、分开、增减。
2.节点处的字母不必须标,标字母主要是为防止漏掉节点,如果感觉加上字母太乱,可以只标数字。
3.与电源正极相连的节点所标数字一定为1,与负极相连的节点所标数字一定为该电路最大。
金题点睛课堂思维妙解点睛1234【解析】题中没有指出正负极,设A连接正极,则先标出节点ABCD;A和D由同一导线连接,C和B由同一导线连接,则A和D电势相同,C和B电势相同;从正极向负极由小到大标数字,电势相同处标同一数字,如下图所示:根据此图简化电路,画一条线,两端为两极,按序标数字,将电阻填入对应的数字之间,得下图:因为AB之间的电压为U,所以电路的总电流为123412341111()U U U UUR R R R R R R R+++=+++如图所示,A、B两端连接电压为U的直流电源,电阻R1、R2、R3、R4阻值各不相同,求电路中的总电流大小I。
强化训练 即学即练 举一反三1. 五个1Ω的电阻连成如图所示电路,导线电阻不计。
则A 、B 间的等效电阻是多少?【答案】0.5Ω 【解析】设A 接正极,B 接负极,按电势由高到低标数字如图所示根据此图简化电路,数字1、2、3按序排开,将对应电阻填入对应数字之间,如下图所示每个电阻的阻值都为1Ω,所以计算得AB 间的等效电阻为0.5Ω2.在如图所示的电路中,由于某个电阻发生故障,使电流表A 的读数变大,电压表V 的读数变大,灯泡L 的亮度变暗,关于故障判断的下列说法正确的是( )A .可能是R 1短路B .可能是R 2断路C .可能是R 3短路D .可能是R 4短路 【答案】D 【解析】按电势由高到低标数字如图所示根据此图简化电路,数字1、2、3按序排开,将对应元件填入对应数字之间,如下图所示由电路元件各物理量动态变化的规律“串反并同”可知,只有当R 4短路时,电流表A 的读数变大,电压表V 的读数变大,灯泡L 的亮度变暗。
物理电路化简节点法与万能法则十条+经典化简例题以下您看到的分析方法由溜溜为您整理,坚持免费,大家共享简单的电路化简方法之节点法电路化简的步骤如下:1. 首先寻找节点。
何谓节点,简单的说就是线的交点,如图,我们可以找到6个节2。
节点编号。
编号是要注意,电源的正极(或负极)编1号,负极(或正极)编最后一个号。
如果发现两个节点间有导线或者电流表连接,那么这两个节点编为同一号。
如果是电流表在同一号节点间的,需要记住表两端接的电阻号。
3. 重新连线。
重新连线应在草稿纸上完成,首先在纸上同一线上画上4个点并编上号,点间距离最好大一点,,然后依次从电路中找到节点之间的电阻或者电表画在四个点间。
为了避免漏画,可以画一个从图上标出一个,直到原电路图上的仪器全都画到了图上为止。
如图。
4.转化为规范化电路图。
相信做完上一步后,您已经可以看出电路的组成了,如果发现点与点之间有断开的情况,只要将点适当的移位就可。
关于这道题的规范化电路图,在此就省略吧。
在使用过程中觉得此方法非常的简单,而且解题过程非常机械。
当然有时因为节点编号的问题出现画完以后还是看不出来的问题,不过只要将点进行简单的移位,便可以一目了然。
下面是化简的万能十条法则。
电路简化的基本原则初中物理电学中的复杂电路可以適过如下原则进行简化:第一不计导线电阻,认定R线P On有电流琉过的导线两端电压为零*斷开时开关歪端可以测得电压t电路中没有苴他断点)。
第二匕开关闭合时等效于一根导銭:开其断幵时等效于断路,可从电路两书点间去掉.开关闭合有电流谎过时■开关两端电压宵零」斷开时开关两端可以测得电压(电路中设有苴他断点)?第三:电流表內阴很小」在分析电路的连接方式时,有电流表的地方可看作一根导线.-第戒乂电压表内阴很大> 在分折电路的连接方式时*有电压表的地方可视作断路> 从电路两节点间去撞.第孤用电器(电阻)短路:用电器(电阻)和导銭(开关、电流表)并联时,用电器中无电流通过(如下图示)> 可以把用电器从电路的两节点间拆除(去掉).第七:根据瓠并联电路电流和电压规律坤联分压、并联分流冷析总电流、总电J3 和分电流、分电压肉关系, ?第八:电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流’电压表和哪个用电器并联就测哪个用电器的电压。
结点电位法引言:求解复杂电路的方法有支路电流法、叠加原理、等效电源法、戴维南定理、诺顿定理、结点电位法等。
其中结点电位法解题的方程数较少,求解过程较简单,又能帮助学生更好地理解电位、电压的概念和欧姆定律。
故它既是求解电路问题的利器,又是电工基础知识学习的重要环节。
故结点电位法教学应得到应有的重视。
本文根据自己的理解和教学实践,意图通过对结点电位法的分析,给结点电位方程作出简单明的表述,使结点电位法更易应用;同时,通过结点电位法的教学,可有效帮助学生加深理电位、电压的概念和欧姆定律,提高学生求解电路问题的能力。
一、结点电位法的有关概念1. 结点电位法:以电路中各结点电位为未知量,列出各结点电位方程并联解或通过分析各结点电位关系求得各结点电位,然后根据部分电路欧姆定律求解各支路电流的方法。
2. 自电导 列某结点的电位方程时,与该结点连结的各支路电阻的倒数之和叫该结点的自电导。
3. 互电导 列某结点的电位方程时,该结点与邻结点间电阻的倒数叫该结点与相邻结点的互电导。
4. 结点电位方程 以结点电位为未知量列出的方程叫结点电位方程。
二、结点电位方程的形式和表述图1所示电路中,有1、2、3三个结点,1S I 、2S I 、S U 、1R 、2R 、3R 、4R 是电路的已知参数,该电路的电位方程求解如下:1. 选联结支路数最多的结点3为电位参考点,设1、2结点的电位分别为1V 、2V 。
2. 列1、2结点基尔霍夫电流方程:002342211=+-+=--S S I I I I I I I3. 根据欧姆定律列各支路电流方程:111R V I =, 2212R V V I -=, 323R V I =, , 424R V U I S -= 4. 将各支路电流代入基尔霍夫电流方程,得出以结点电位为未知量的的方程组:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+-+--=---②① 0024232221221111S S S I R V U R V R V V R V V R V I ,整理后得:1211222212245241111111S S S V V I R R R U V V I R R R R R ⎧⎛⎫+-= ⎪⎪⎪⎝⎭⎨⎛⎫⎪++-=+ ⎪⎪⎝⎭⎩ ③ ④ 方程③结点1的电位方程,方程④是结点2的电位方程。
节点法在初中物理电学中的妙用作者:高泽超
来源:《物理教学探讨》2015年第07期
摘要:本文结合笔者的教学实际,通过典型的例题,说明节点法对较复杂电路判断如何识别电路的连接方式,用电器在电路中是否被短路中的妙用。
关键词:电流法;节点法;复杂电路
中图分类号:G633.7 文献标识码:A 文章编号:1003-6148(2015)7-0019-2
在初中物理电学中,如何识别电路的连接方式,用电器在电路中是否被短路,让很多学生不知道如何下手。
怎样让学生掌握相关知识,成为老师在教学研讨中的热点话题。
在实际的教学过程中,老师们通常采用的是电流法,即电流从电源的正极出发,经过各用电器回到负极,途中不分流,电流始终一条路径,这些用电器就是串联;如果电流在某处分为几条路径且每条支路上都有用电器,则这些用电器之间就是并联。
这种方法对一般的简单电路较容易掌握,但对复杂的电路,很多同学就显得一筹莫展,不知道电流要经过哪些用电器。
有的老师对复杂电路采用“拆除法”,即拆除任何一个用电器,其他用电器无电流通过,则这些用电器为串联;若其他用电器中仍有电流通过,则这些用电器为并联。
这种方法理解起来很简单,但是在实际的操作中,很多同学觉得很麻烦,而最终又要回到电流上面去分析。
本文笔者在教学的实践中,针对较为复杂的电路,介绍一种学生容易理解,操作简单,不需要去分析电流经过哪些用电器的方法——节点法。
所谓节点法是指从电源的正极出发,遇到第一个电流分流点(图中一般标为一个黑点,如图1a所示圆圈),即标上“+”,与此点相连无论远近,只要没有经过用电器的各个地方均可标上“+”(如图1b所示),反过来,从电源的负极出发,遇到第一个电流汇合点(图中一般标为一个黑点),即标上“-”,与此点相连无论远近,只要没有经过用电器的各个地方均可标上“-”(如图1c所示)。
如果每个用电器的两端都是“+”和“-”,那么这些用电器就是并联。
下面我们来看一个例题对这种方法进行巩固。
如图2a所示,如用电流法分析,对学生而言,很难弄清楚电流经过哪些用电器。
这里我们采用节点法,从电源的正极出发,遇到只要没有经过用电器的分流点全部标上“+”(如图2b所示);反过来,从电源的负极出发,遇到只要没有经过用电器的分流点全部标上“-” (如图2c所示)。
我们发现L1、L2、L3的两端分别为“+”和“-”,则L1、L2、L3为并联。
我们再来看一个例题。
如图3a所示,在某些接线柱间接上一些导线,可使3盏小灯泡成为并联。
则最简单的方法是。
分析:这道题对很多同学而言,读完题目后一筹莫展,不知道从何下手。
如果我们这里采用节点法分析,要使3盏小灯泡并联,则3个小灯泡的两端分别为“+”和“-”,首先标出“+”,如图3b所示。
即对应a、d、e点,再标出“-”,即f点,要三灯并联,则b、c也应为“-”,故应连接cf或bf。
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a b
图3 例题图示
从上面的分析可以看出,节点法可以很容易地判断出复杂电路的连接方式。
除此以外,节点法还可以用来判断用电器在电路中是否被短路。
下面我们通过具体的事例来进行说明。
例1 如图4a所示,当S、Sl、S2都闭合,电流通过灯,它们是联。
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a b
图4 例1图示
分析大部分同学的答案:电流通过L1、 L2、L3,它们是并联。
他们采用的是电流法,误认为电流会经过所有用电器,所以是并联。
若这里我们采用节点法,发现L3两端均为“+”,
L1和L2的两端分别为“+”或“-”(如图4b所示),即L1和L2并联,L3短路。
例2 如图5a所示,当开关S1、S2均闭合时()
A.L1、L2均发光
B.电源短路,L1、L2均不发光
C.L1发光,L2不发光
D.L1不发光,L2发光
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a b
图5 例2图示
分析同学们大多选择D,采用的是电流法,开关S1、S2闭合时,L1被短路,不发光,但电流要经过L2,发光,所以选D。
若这里我们采用节点法,发现所有用电器两端均为“+”或“-” (如图5b所示),电流不经过所有用电器而回到了电源的负极,即电源短路。
从上面例子可以发现,节点法在分析较为复杂的电路时显得简单、方便、易行,当电路中的用电器的两端分别为“+”和“-”,则这些用电器的连接方式为并联;若某一用电器两端同时为“+”或“-”,则该用电器短路;若电路中所有电器两端同时为“+”或“-”,则电源短路。
参考文献:
[1]丁皓.用“找圈节点法”识别短路[J].物理教学探讨,2012,(9):62.
[2]刘丽.画等效电路图一妙法——节点法[J].中学物理教学参考,2000,(8):25.
[3]童宏林.用“节点法”识别电路[J]. 数理天地:初中版,2003,(10):39.
(栏目编辑刘荣)。