來源:網(wǎng)絡(luò)資源 2022-10-30 14:39:27
一、理清“短路”概念。
在教材中,只給出了“整體短路”的概念,“導(dǎo)線不經(jīng)過用電器直接跟電源兩極連接的電路,叫短路。”而在電學(xué)綜合題中常常會(huì)出現(xiàn)局部短路的問題,如果導(dǎo)線不經(jīng)過其他用電器而將某個(gè)用電器(或某部分電路)首尾相連就形成局部短路。
局部短路概念抽象,學(xué)生難以理解?捎脤(shí)驗(yàn)幫助學(xué)生突破此難點(diǎn)。
實(shí)驗(yàn)原理如圖1,當(dāng)開關(guān)S閉合前,兩燈均亮(較暗);閉合后,L1不亮,而L2仍發(fā)光(較亮)。
為了幫助初中生理解,可將L1比作是電流需通過的“一座高山”而開關(guān)S的短路通道則比作是“山里的一條隧洞”。有了“隧洞”,電流只會(huì)“走隧洞”而不會(huì)去“爬山”。
二、識(shí)別串并聯(lián)電路
電路圖是電學(xué)的重要內(nèi)容。初中電學(xué)一般只要求串聯(lián)、并聯(lián)兩種基本的連接,不要求混聯(lián)電路。區(qū)分串、并聯(lián)電路是解電學(xué)綜合題的又一個(gè)需要突破的難點(diǎn)。
識(shí)別串、并聯(lián)有三種方法,⑴、電流法;⑵、等效電路法;⑶、去表法。
⑴、電流法:即從電源正極出發(fā),順著電流的流向看電流的路徑是否有分支,如果有,則所分的幾個(gè)分支之間為并聯(lián),(分支前后有兩個(gè)節(jié)點(diǎn))如果電流的路徑只有一條(無(wú)分支點(diǎn)),則各元件之間為串聯(lián)。此方法學(xué)生容易接受。
⑵、等效電路法:此方法實(shí)質(zhì)上運(yùn)用了“電位”的概念,在初中物理中,電壓的概念,是通過“水位差”的類比中引入的。
圖2、圖3是對(duì)各電阻的連接情況分析。
如上圖2紅線上各個(gè)點(diǎn)都與電源正極“電位一樣高”,藍(lán)線部分與電源負(fù)極“電位一樣高”,可以簡(jiǎn)化為圖3。在圖3中,R1、R2、R3的并聯(lián)關(guān)系也就顯而易見了。
⑶、去表法:由于電壓表的內(nèi)阻很大,并聯(lián)在電路中時(shí),通過它的電流很小,可忽略不計(jì)。故在電路中去掉電壓表,不會(huì)影響電路結(jié)構(gòu),電壓表所在之處可視為開路。而電流表的內(nèi)阻很小,串聯(lián)在電路中幾乎不影響電路的電流強(qiáng)度,因而,在電路分析中,可視其為一根導(dǎo)線,去掉后改成一根導(dǎo)線即可。
三、“表格分析法” 整理解題思路
不少初中生反映,電學(xué)習(xí)題涉及概念、公式多,解題頭緒多,容易出錯(cuò)。要突破這個(gè)難點(diǎn),關(guān)鍵在于整理出清晰的解題思路。
可以使用“表格法”幫助整理解題思路。
表格的列,列出有關(guān)用電器的電流、電壓、電阻、電功率四個(gè)物理量。在一般計(jì)算中,出現(xiàn)用電器多為純電阻,根據(jù)歐姆定律I=U/R,電功率的計(jì)算公式P=UI,在四個(gè)物理量中只要知道了其中的兩個(gè),就可以求出剩余的兩個(gè)物理量。(有六種情況)
表格的行,列出電流等物理量在各分電路和總電路的數(shù)值,或物理量在用電器的各種狀態(tài)下(如額定工作狀態(tài)、電路實(shí)際工作狀態(tài))的數(shù)值。而根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)或根據(jù)題設(shè),只要知道其中的兩個(gè)(或一個(gè)),就可以求出剩余的物理量。
典型例題:如圖4所示,R1=2歐,R2=6歐,接在電源上時(shí),電壓表的示數(shù)為0.5伏,求電路消耗的總電功率是多少?
這是有關(guān)兩個(gè)電阻串聯(lián)的典型習(xí)題,
有關(guān)電阻R1的物理量:I1、U1、R1、P1;
有關(guān)電阻R2的物理量:I2、U2、R2、P2;
有關(guān)總電路的物理量:I、U、R、P。
在這12個(gè)物理量中,已知其中的三個(gè)物理量,就可以求出剩余的9個(gè)物理量。
用“表格分析法”進(jìn)行解題分析如下表1
解題分析:從表中“有關(guān)R1”的縱向可以看出,由于已知了U1和R1故可以求出I1和P1(在本題不需要求出);再由“有關(guān)電流”的橫向關(guān)系來看串聯(lián)電路電流處處相等,可進(jìn)一步得出I2和I;再?gòu)?ldquo;有關(guān)總體”的縱向來看,要求P,則除了已求出的電流I這一個(gè)物理量外,還需要在U和R兩者之中知道第二個(gè)物理量,方可求出。而要求R或求U,則可以從“有關(guān)電阻”的橫向關(guān)系或“有關(guān)電壓”橫向關(guān)系中求出來。在這一步也就可以用兩種方法,所謂一題多解。
解: [有關(guān)R1縱向關(guān)系]
∵因?yàn)镽1與R2串聯(lián) ∴總電流I=I1=0.25A [橫向關(guān)系]
總電阻 [橫向關(guān)系]
總功率 [有關(guān)總電阻縱向關(guān)系]
四、有關(guān)“電路變化”分析
不少同學(xué)反映“變化的電路難,不知從何下手”。
1、開關(guān)的通、斷造成電路的變化
當(dāng)開關(guān)處在不同狀態(tài)時(shí),由于斷路和短路,接入電路中的用電器,及其用電器之間的連接方式一般要發(fā)生變化,因此首先要在原電路的基礎(chǔ)上畫出各種情況下的實(shí)際電路。改畫時(shí)要根據(jù)電流的實(shí)際情況,運(yùn)用“拆除法”。
拆除法要求:⑴、去掉被斷路的元件;⑵、去掉已被短路的元件;⑶、用“去表法”去表,其原則是“電壓表處是斷路,電流直過電流表”。在去掉電壓表時(shí),要分析電壓表讀出來的是哪部分電路兩端的電壓,可用等效電路法進(jìn)行分析。
例題:如圖5所示
電路中,電源電壓保持
4伏,L1的電阻為4歐,
L2、L3的電阻均為16歐
求:⑴、S1、S2都斷開
時(shí),電流表和電壓表的
示數(shù)。
⑵、S1、S2都接通時(shí),整個(gè)電路消耗的電功率。
例題分析:在題中的當(dāng)開關(guān)處于閉 合或斷開的兩種情況下電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化,可進(jìn)行電路的改畫,見圖6。
在用“去表法”去掉電流表電壓表后,要分析它們分別測(cè)量哪一個(gè)用電器的哪
一個(gè)物理量。電壓表
可借助于“等電位”
進(jìn)行分析。在圖7中,
紅線、藍(lán)線、黑線分
別是三個(gè)“同電位點(diǎn)”,
由圖7中可見,L1與
電壓表V均加在藍(lán)線
與黑線之間,所以電壓表是L兩端的電壓。
解:當(dāng)S1、S2都斷開時(shí),L1、L3串聯(lián)。
電流表讀數(shù)
電壓表讀數(shù)
當(dāng)S1、S2都接通時(shí),L2、L3并聯(lián)。
總電阻
總功率
2.滑動(dòng)變阻器變化問題
滑動(dòng)變阻器連入電路中的有效電阻發(fā)生變化了,或是引起電路結(jié)構(gòu)的變化,或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。
典型例題:如圖8所示電路中,電源電壓不變,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí),電流表
和電壓表的示數(shù)變化情況是
A、電流表和電壓表的示數(shù)變大;
B、電流表和電壓表的示數(shù)變小;
C、電流表示數(shù)變小,電壓表示
數(shù)變大;
D、電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小。
有關(guān)滑動(dòng)變阻器的此類型問題,解題關(guān)鍵是:⑴、弄清滑動(dòng)變阻器原理,滑片滑動(dòng)時(shí)電阻是變大還是變小?⑵、弄清物理量是否變化,一般來說,電源的電壓,定值電阻的阻值是不變,其它的物理量都是變化的;⑶、弄清電壓表讀數(shù)讀出的是哪一個(gè)電器兩端的電壓;⑷、利用表格整理分析問題的思路。
上例題表格分析如下:
由電阻橫向關(guān)系可知, 因R1不變,R2變大,故R總 將變大;再由總電路縱向關(guān)系可知,R總變大,U總不變,故I將變小(電流表讀數(shù));因串聯(lián)電路電流相等I1=I;再由有關(guān)R1縱向關(guān)系可知,I1變小,R1不變,故U 1將變小(電壓表讀數(shù)變小)。
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