初中電學計算題解法中等效電路的運用

1、初中電學計算題解法中等效電路的運用廣元市串并聯(lián)電路的規(guī)律電學計算題是初中電學教學的重點和難點，常作為中考的壓軸題。新課程標準規(guī)定：電路的計算限于兩個電阻串聯(lián)或并聯(lián)的情形。常用的電學基本量主要是電壓、電阻、電流、電功率等。在教學中，我把這二者的關系歸納為“串并聯(lián)電路的規(guī)律”，見下表。為了增加中考試題難度，提高試卷的區(qū)分度，有利于選拔人才，命題者往往在電路的變換上做文章。逆著此思路研究，如何讓學生看懂電路，畫出等效電路圖，就是解電學計算題的關鍵。電 路串聯(lián)電路并聯(lián)電路等效電路圖不同電路中同種量的關系電流關系I=I1=I2I=I1+I2電壓關系U=U1+U2U=U1=U2電阻關系R=R1+R21/R

2、=1/R1+1/R2分壓或分流U1U2=R1R2，U1U=R1RI1I2=R2R1，I1I=RR1電功率關系P=P1+P2P=P1+P2電功率分配P1P2=R1R2P1P2=R2R1電功關系W=W1+W2W=W1+W2電功分配W1W2=R1R2W1W2=R1R2電熱關系Q=Q1+Q2Q=Q1+Q2電熱分配Q1Q2=R1R2Q1Q2=R2R1同一電路中不同量的關系I=U/R P=W/t P=UI Q=I2RtR=U/I I=P/U W=Pt W=UIt W=U2t/R W=I2Rt R=U2/P Q=W(純電阻電路)一、什么叫等效電路等效電路圖就是將一個復雜的電路通過適當?shù)姆椒ǜ漠嫵龊唵蔚拇?lián)、

3、并聯(lián)電路。這個簡單的電路，叫做原復雜電路的等效電路圖。等效法是常用的科學思維方法。等效或稱等價是指不同的物理現(xiàn)象、模型、過程等在物理意義、作用效果或物理規(guī)律方面是相同的。它們之間可以相互替代，而保證結論不變。等效的方法是指面對一個較為復雜的問題，提出一個簡單的方案或設想，而使它們的效果完全相同，從而將問題化繁為簡，化難為易，求得解決。二、等效電路圖的畫法1、認真審題，在草稿紙上畫出原圖，并把開關的狀態(tài)、滑動變阻器的滑片所處的位置依題意畫下來；2、簡化電路：（1）開關閉合時等效于一根導線；開關斷開時等效于開路，可將斷開的開關及與其串聯(lián)的元件從電路兩節(jié)點間去掉。（2）電流表內(nèi)阻很小，電流表相當于一

4、根導線。（3）電壓表內(nèi)阻很大，電壓表視作開路，可從電路兩節(jié)點間去掉。（4）用電器和導線并聯(lián)時，用電器中無電流通過（如圖1所示），可以從電路的兩節(jié)點間拆除。 （5）當滑動變阻器滑片和位置確定后，可視為定值電阻。如圖2（a）中滑動變阻器PA段被導線（金屬桿）短接不工作，去掉PA段后，變?yōu)閳D2（b）。3、正確分析電路的連接方式，明確電流表測哪部分電路的電流，電壓表測哪部分電路兩端的電壓，再將電路圖整理，即畫出了等效電路圖。例1：如圖所示電路，畫出下列四種情況的等效電路圖：（1）當P滑到最左端，S斷開時；（2）當P滑到最左端，S閉合時；（3）當P滑到最右端，S斷開時；（4）當P滑到最右端，S閉合時；解

5、析：以第一問為例：第一步：畫狀態(tài)圖。以題中開關和滑片所述狀態(tài)，用鉛筆畫出草圖；第二步：畫簡化圖。斷開的開關等效于開路，將斷開的開關及與其串聯(lián)的元件從電路兩節(jié)點間去掉。第三步：整理電路，畫出規(guī)范了電路圖。這樣，所有的電路都可以簡化為基本電路、串聯(lián)電路或并聯(lián)電路了。 三、電路示意圖與解題的一般步驟在畫出等效電路圖的基礎上，將電流表和電壓表去掉，一般也可不畫出電源，再采用“去表留值法”，把已知條件和要求的量以及解題所需的中間量標注在等效電路圖上；根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點，特別注意電源電壓不變，定值電阻的阻值不變，正確運用電學公式來分析解答。現(xiàn)以2011年鹽城市重點中學招生試卷壓軸題為例，闡述解法。例2

6、：圖4-1所示電路，滑動變阻器阻值變化范圍是024歐姆，當P在滑動變阻器中點，S1閉合，S2與觸點1接觸時，燈L正常發(fā)光，電流表示數(shù)為2安。當S1斷開，S2與觸點2接觸，滑片P移到b點時，電壓表示數(shù)為8伏。求：燈L上標的電壓和電流值（燈絲電阻不變，且不超過15歐姆）。解析：1、當P在滑動變阻器中點，S1閉合，S2與觸點1接觸時，滑動變阻器Pa段被短路，電壓表未連入電路，電路簡化為如圖4-2所示：此時燈L與滑動變阻器的Pb段并聯(lián)。去表留值，電路示意圖如圖4-3所示：燈L正常發(fā)光，故有UL=U?？闪谐鲫P于電源電壓U和定值電阻RL的方程：U/RL+U/R1=I。即 U/RL+U/12=2A。 2、當

7、S1斷開，S2與觸點2接觸，滑片P移到b點時，畫出狀態(tài)圖如圖4-4。去電流表、開關S1及不工作部分后，電路簡化如圖4-5所示。此時燈L與滑動變阻器的Pb段串聯(lián)。去表留值，電路示意圖如圖4-6所示。電流中的電流 I=U2R2=8V24，可列出關于電源電壓U和定值電阻RL的方程：U=U2+UL=8 V +（8V/24）RL 由兩式聯(lián)立方程組解得：RL=24和RL=12。而RL=24不合題意，應舍去。把RL=12代入式得U=12V。據(jù)圖4-3，UL=U=12伏，由于此時燈L正常發(fā)光，故UL為額定電壓，即L上標示的電壓值。燈泡上標示的電流值（即額定電流）IL=ULRL=12V12=1A。小結：通過以上分析可以看出：在解電學計算綜合題時，首先應通過簡化電路（等效電路圖）來準確判斷電路在各種變換情況下的連接方式，這是正確