如何画等效电路

摘 要: 在电工基础课程的教学中,我们常常要化简等效电路,本文就如何进行电路化简和等效的方法做了分析和总结。提高了学生分析计算电路问题的能力。

关键词: 电路; 电流; 等效; 化简

中图分类号: G427 文献标识码: A 文章编号:1009-8631(2010)04-0118-01

在电学计算题的电路中,出现多个开关的闭合、断开的不同状态,有时还涉及滑动变阻器的滑片放在不同位置,学生求解时就显得比较困难,很容易造成误判和错解。对电路图进行分析,画出“等效电路图”,把复杂的问题简单化,学生解题的正确率得到了很大提高。

一、根据电流的流向来等效电路

把电流比作一条“河流”,它所走过的路径有一定的规律可循。下面分几种情形讨论。

1. 如图1,电流从点a走到点b,有二条路可走,由于连接电路的导线电阻很小,采用近似的分析方法,可以认为导线的电阻为0Ω,而灯泡是有电阻的,所以电流优先走与灯泡并联的导线这条路径,而不经过灯泡,因而在画等效电路图,可把灯泡删掉。

2. 如图2,电流从点a走到点b,走哪条路呢?由于电流表的特点是电流很小,相对与它并联的R而言可以忽略,所以电流优先走电流表这条路径,而不经过R,同样,在画等效电路图时,应删掉R。

3. 如图3,由于电压表的电阻很大,可以把电压表看成开路,所以电流优先走R这条路径。当然此时有微弱的电流经过电压表,电压表有示数。

4. 如图4、图5,电流优先走与电压表并联的导线或电流表,这时电压表无示数。

5. 如图6,这种情况电流将如何走法呢?由于电流表、导线的电阻都很小,相对而言,导线的电阻会更小,近似地分析认为,电流只优先走导线,所以电流表示数为0A,画等效图时,应删掉电流表。

二、例题分析

如图7所示电路中,R1、R2为定值电阻,灯L上标有“16V 4W”的字样,电源电压保持不变。

解:(1)当S、S1、S2都闭合,根据图1,图4,画出等效电路图(如图8),因为电压表并联在a、b间,所以电压表示数为0V,又因L在正常发光。

所以电源电压U=16V

所以I1=I-I2=0.35A-0.25A=0.1A

(2)当S闭合,S1、S2断开,等效电路图(如图9)

因为图8中,电压表示数为0V

所以图9中电压表的示数 U2=3.2V

所以UL′=U-U2=16V-3.2V=12.8V

所以P2=U2I′=3.2×0.2W=0.64W

三、总结等效电路图的画法与解题的一般步骤

1. 认真审题,在草稿纸上画出原图,并把开关的状态、滑动变阻器的滑片所处的位置依题意画下;

2. 根据电流路径的优先走法,把没有电流经过的元件用橡皮擦擦掉,同时将断开的开关及与其串联的元件与擦掉,闭合的开关用导线代替;

3. 正确分析电路的连接方式,明确电流表测哪部分电路的电流,电压表测谁的电压,再将电路图′整理,即画出了等效电路图;

4. 把已知条件尽可能标注在等效电路图上;

5. 找出所求的物理量与哪个等效图对应,然后根据串、并联电路的特点,特别注意电源电压不变,定值电阻的阻值不变,正确运用电学公式来分析解答。