初中電學中最基本的連接方式有兩種,即串聯(lián)和并聯(lián)。由于電路的形式靈活多樣,令不少同學感到變化莫測而無從著手,而電路的識別又是以后學習電學規(guī)律的基礎,因此,識別電路是學好電學的關鍵。那么,如何識別一個電路的連接方式呢?下面,我們就介紹幾種常用的識別方法。
1 定義法 若電路中各元件是逐個首尾順次連接的,即從電源的正極出發(fā),一筆能畫到電源負極的(包含所有元件且沒有重復線路),則該電路是串聯(lián)電路,否則該電路是并聯(lián)電路。
2 假設法 由于串聯(lián)電路各用器之間工作時是互相影響的,即同時工作或不工作;并聯(lián)電路各用電器之間工作時是互不影響的,因此,判斷時可假設斷開電路中的一個用電器,若其他用電器同時也不能工作的,則該電路是串聯(lián)電路,否則,該電路就是并聯(lián)電路。
3 電流法 在電源的外部,電流總是從電源的正極流出,回到電源的負極。因此,可根據(jù)電流的流動路徑進行觀察。若電流從電源正極流出后無分支,逐個流過所有用電器回到電源的負極,即電流只有一條路徑,則該電路為串聯(lián)電路,否則該電路為并聯(lián)電路。
以上三種方法適合于分析簡單和比較規(guī)范的電路,但當線路比較復雜且不易搞清電流流徑時,利用上述方法仍不能更好地識別出來,則可采用以下方法。
4 拽拉法 由于導線間連接點(即交點)的位置以及導線的長短、形狀對電路的連接性質(zhì)沒有影響,因此,判斷時可通過對導線交點的移動(僅限于空導線上)和導線長短與形狀的改變,使不規(guī)范的電路變成規(guī)范的電路,從而使電路變得易于識別。
題1 試判斷圖1所示中的燈L1、L2和L3的連接方式。
方法點撥 先將導線交點a和b進行適當移動,使電路變形為圖2所示圖形,再將導線拽拉變直,整理成規(guī)范電路圖,如圖3所示,顯然,燈L1、L2和L3是并聯(lián)的連接方式。
5 標點法 將電路中的空導線(一段沒有用電器的導線)用同一點來表示,再按“點與點”將電路元件重新調(diào)整分布,畫出相應的等效電路圖,然后再進行識別。
題2 如圖4所示電路,各燈是如何連接方式的?
方法點撥 此類題解答的一般步驟是:①在圖中定義點(為了方便起見,正常將點標在導線的交點上),把共線的點用同一符號表示。如圖5所示,由圖可知,圖上交點雖多,但實際上可看成只有2個交點a和b。
②在草稿紙上先畫出兩點a和b,再以原圖為基準,將兩點之間的每一條線路沿同一方向(順時針或逆時針)旋轉使相同點重合起來,逐個畫出各燈,如圖6所示。
③再將圖6整理成規(guī)范的電路圖,如圖7所示,顯然,燈L1、L2、L3和L4是并聯(lián)的。
此法是通過改變電路的形狀,使復雜的電路變成直觀,特別適合于判斷線路拐折比較多,不容易分清電流走向的電路。這種方法適用性廣,容易應用且不易出錯,應重點掌握。
6 消元法 將圖中的干擾元件“去掉”,畫出相應的等效電路圖,使電路變得簡單而易于識別。具體情形又可分為兩種:
(1)帶開關的變換電路。即利用開關的斷開或閉合,使部分電路形成斷路或短路,從而使用電器組合成不同的連接方式。典型的圖形如圖8和圖9。
解答此類題的方法是:按題目中開關的要求(斷開或閉合),分析圖中各用電器的工作狀態(tài),將暫未工作的元件(被斷路或短路的)從圖中“去掉”,然后畫出相應的簡化電路,再觀察其連接方式就容易識別了。
(2)帶有電流表和電壓表的電路。由于電路的連接方式與電表無關,因此,判斷時可將電表從電路中“等效去掉”,使電路簡化而易于識別。我們知道,電流表的內(nèi)電阻很小,電壓表的內(nèi)電阻很大,因此,在電路中電流表相當于導線,電壓表相當于使連接處斷開,所以,一般情況下,可將電流表用導線替代,將電壓表從圖中“去掉”,然后畫出相應的等效電路,再觀察其連接方式。如圖10所示的電路,將電流表和電壓表等效替代后其電路如圖11所示,顯而易見,該電路是串聯(lián)電路。
以上介紹的幾種識別電路的方法,僅供同學們在平時解題中使用參考。可見,要想準確地識別出一個電路,選擇一個恰當?shù)姆椒ㄊ欠浅V匾?,而方法的選擇主要取決于平時學習中多歸納總結,善于發(fā)現(xiàn)其中規(guī)律,這樣就能在最短的時間內(nèi)準確地識別出一個電路的連接方式。