巧用电流流向图解题

有许多同学在学习电学时，觉得电学很难学，解题时经常无法入手.究其原因，重要的一点是不能正确识别电路图.由于习题中的电路经常是通过开关的控制和电表的更换来改变电路的连接方式，从而使同学们识别电路图产生了困难.对于这种电路，只要我们能根据电流的流向分析判断电路的连接，并画出在某一状态下的电流流向图，问题就能迎刃而解.下面就通过几则例题来说明怎样用电流流向图解题.

例1如图1所示电路中，当开关S闭合，甲、乙两表是电压表时，示数之比U甲：U乙=3：2，当开关S断开，甲、乙两表都是电流表时，则两表的示数之比I甲：I乙为（）.

A.2：1B.3：1C.2：3D.1：3

解析（1）当开关S闭合，甲乙两表是电压表时，根据电流流向法可知，电流的流径是：电源的正极R1R2电源的负极.甲电压表测的是电源电压，乙电压表测R2的电压，其电流流向图如图2所示,

根据欧姆定律和串联电路的分压原理可得

＝=＝＝.

（2）当S断开，甲乙两表都是电流表时，电流的流径是：

电源的正极 乙电流

表电源的负极.

其电流流向图如图3所示，

根据欧姆定律和并联电路的分流原理可得

==；===.

故本题通过电流流向图可以得到解决，答案应选D.

例2如图4所示，3个电阻值均为10Ω的电阻R1、R2、R3串联后接在电压恒定为U的电路中，某同学误将一只电流表并联在电阻R2两端，发现电流表的示数为1.5A，据此可推知电源电压U为V；若用一只电压表代替电流表并联在R2两端，则电压表的示数为V.

解析（1）当误将电流表并联在R2两端时，根据电流流向法可知，R2被电流表短路，电流的流径是：电源正极R1电流表R3电源负极.其电流流向图如图5所示.根据欧姆定律和串联电路的特点有：

U总=I总R总=I总（R1+R2）

=1.5A×(10Ω+10Ω)=30V.

（2）当电压表并联在R2两端时，电流的流径是：

电源正极R1R2R3电源负极.

其电流流向图如图6所示，

根据欧姆定律和串联电路的特点，

U2=IR2=×R2

=×10Ω＝10V.

例3如图7所示的电路，电源电压保持不变，R3=10Ω，当S1闭合S2断开时，电流表示数为0.6A；当S2闭合S1断开时，电流表示数为0.3A；当S1、S2均闭合时，电流表示数为1.1A；试求：

（1）电源电压；

（2）电阻R2和R3的阻值.

解析（1）当S1闭合S2断开时，R1与R2被短路，电流的流径是：电源的正极R3电源的负极.其电流流向图如图8所示，

根据欧姆定律：U=IR3=0.6A×10Ω=6V.

（2）当S2闭合S1断开时，R2与R3被短路，电流的流径是：电源的正极R1电源的负极.其电流流向图如图9所示，

根据欧姆定律：R1===20Ω.

（3）当S1、S2均闭合时，根据“节点法”不论导线有多长，电路中

有直接用导线（或理想电流表）连接的两点，应视为同一个点（即等位点）.

可知电路中的三个电阻是并联，电流的流径是：电源正极R1、R2、R3电流表电源负极.其电流流向图如图10所示，

根据欧姆定律和并联电路的特点，

I2=I-I1-I3=I--

=1.1A--=0.５A，

R2==１２Ω.

例4在今年5月份助残活动中，某校初三同学为伤残军人买了一辆电动轮椅.同学们对这辆车的工作原理产生了兴趣.他们对照说明书的电路原理图（如图11所示）了解到，操纵杆可操纵双刀双掷开关K以及滑动变阻器R1的滑片P.前推操纵杆时轮椅前进，再向前推时快速前进；后拉操纵杆时轮椅慢慢后退.又知蓄电池的电压U=24V（保持不变）、定值电阻R2=10Ω，电动机的额定功率P0=72W、额定电压U0=24V.

⑴从原理图可知，当开关S接到哪两个接线柱时，轮椅前进？

⑵当轮椅后退时，电流表示数为I=1A，此时电动机的实际功率为多少？

⑶当电动机以额定功率工作时，轮椅匀速前进的速度为1.5m/s，电动机线圈电阻损耗的功率为18W，求此时轮椅受到的阻力大小.

解析（1）当开关S接1、2两个接线柱时，电流的流径是：电源正极电动机R2电流表电源负极.

其电流流向图如图12所示.

根据欧姆定律可知，电路中的电流恒定，电动机转速不能改变，所以，此时轮椅不是前进而是后退的状态.

当开关Ｓ接3、4两个接线柱时，电流的流径是：电源正极滑动变阻器R1电动机电流表电源负极.其电流流向图如图13所示，

根据欧姆定律可知，当P向右滑动时，R总减小I总增大电动机转速加快.所以，开关Ｓ接3、4两个接线柱时轮椅是前进的.

（2）当轮椅后退时电流流向图如图12所示，根据欧姆定律和串联电路的特点，

电阻R2的电压为

U2=IR2=1A×10Ω=10V；

电动机两端的电压

U电=U一U2=24V一10V=14V，

电动机的实际功率

P实=U电I=1A×14V=14W.

（3）当电动机以额定功率工作时，由电流流向图13可知此时P滑到变阻器的右端，

电动机的机械功率为

P机=P0－P线=72W－18W=54W，

f=F===36N.

由上例不难看出，在分析电路时，我们要抓住电流的流向来分析电路的连接，在此基础上画出原电路在某一状态下的电流流向图.在画电流流向图时，那些元件对电路不起作用或被短路的可省去不画，把复杂的电路图画成简单的电路图.从而达到解决问题的目的.