求解恒流问题的五种方法_电阻论文

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解电路问题的方法有多种,本文主要介绍五种。本文选用的题目几乎全是历年高考题。

一.等效电路法

当电路串并联关系不清晰时,要进行电路简化。简化的依据:理想安培表和无阻值导线连接的两点视为短路,被短路的两点等电势;理想电压表及电容器连接的两点视为断路。

[例1](‘91)如图1,三个电阻的阻值相等,电流表A[,1]、A[,2]和A[,3]的内阻均可忽略,它们的读数分别为I[,1]、I[,2]和I[,3],则I[,1]:I[,2]:I[,3]=____。

解析:根据电流表视为短路,被短路的两点等电势,可知三电阻并联,原电路的等效电路如图2所示。因并联的三电阻相等, 故各电阻中流过的电流都相同并都令为I。由图2知,I[,2]=2I,I[,3]=2I,I[,1]=3I,∵l[,1]:l[,2]:l[,3]=3I:2I:2I=3:2:2。

二.电势升降法

注意:外电路电流每流经一个电阻,电势要降低,内电路电流每流经一个电源,电势要升高。

[例2]如图3.为一复杂电路的一部分,其中R[,1]=5欧,R[,2]=1欧,R[,3]=3欧,l[,2]=1毫安,I[,1]=2毫安,则安培表的示数为

A、1mA;B、2mA;

C、3mA;D、4mA;

解析:该电路较复杂,R[,3]中电流流向不明,又不易分清电路结构。先在电路几处标上a、b、c如图,I[,1]流过R[,1],由电势升降法知,C点电势比a点低,无论R[,3]电流流向如何,I[,2]流过R[,2] 电势要降到U[,b],再经R[,3]电阻后变到U[,c],即:

U[,a]-I[,1]R[,1]=U[,c](1)

U[,a]-I[,2]R[,2]=U[,b](2)

令流过R[,3]的电流为由b向C,则有:

U[,b]-I[,3]R[,3]=U[,c](3)

联立(1)(2)(3)得:I[,3]=(I[,1]R[,1]-I[,2]R[,2])/R[,3]代入数值得:I[,3]=3mA。

I[,3]为正,说明I[,3]实际方向与假设方向相同,因I[,3]=3mA>I[,2]=1mA

所以,有I[,A]+I[,2]=I[,3]

I[,A]=I[,3]-I[,2]=(3-1)mA=2mA

即:安培表示数为2毫安,选答案B。

三.图象法

[例3]图4为四个电阻的I-U关系图线。现将这四个电阻并联使用,则功率最大的是:

A、R[,1];B、R[,2];C、R[,3];D、R[,4]

解析:并联时各电阻电压相等。由P=IU可知,I最大,P就最大。在I-U图上作辅助线(虚线所示),由图可知,I[,1]>I[,2]>I[,3]>I[,4],故P[,1]=I[,1]U最大,正确答案为:A。

四.整体和隔离体法

整体法是指把闭合电路作为一个整体进行研究,用的是闭合电路的欧姆定律。隔离体法是指选取部分电路作为研究对象,用的是部分电路欧姆定律。

整体法和隔离体法联合应用,是处理高考电表示数(电流和电压)变化题目常用的方法。

[例4](’92)如图5,电源电动势为ε,内阻为r,R[,1]和R[,2]是两个阻值固定的电阻。当可变电阻R的滑片向a点移动时,通过R[,1]的电流I[,1]和通过R[,2]的电流I[,2]将发生如下的变化:

A、l[,1]变大,I[,2]变小;

B、I[,1]变大,I[,2]变大;

C、I[,1]变小,I[,2]变大;

D、I[,1]变小,I[,2]变小;

分析:滑片向a点移动时,R变小,总电阻变小,根据闭合电路的欧姆定律可知,总电流I变大。电源路端电压减小(U[,滑]=ε-rI↑)。再由部分电路欧姆定律可知,R[,1]上的电流I[,1]变小(I[,1]=U[,端]↓/R[,1]),流过R[,2]的电流增加(I[,2]=I↑+I[,1]↓)。正确答案:C。

五.极端假设分析法

[例5](’94)如图6。电源电动势为ε内阻为r, 当可变电阻的滑片P向b点移动时,两电压表的读数U[,1]、U[,2]的变化情况是:

A、U[,1]变大,U[,2]变小;

B、U[,1]变大,U[,2]变大;

C、U[,1]变小,U[,2]变小;

D、U[,1]变小,U[,2]变大

解析:滑片向b点移动,电阻变大,假设滑到b点时电阻变为无限大,则总电流变为零,相当于电源断路,此时U[,1]值等于电源电动热ε,U[,1]为最大;U[,2]值等于零,U[,2]为最小。正确答案为:A。

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