【說方法】電學大基本功:識別串並聯最基本方法——電流流向法

2021-12-09 阿倫物理說

力學學習的基礎是受力分析,那麼電學學習的基礎就是電路分析。初中階段對力學的受力分析要求不算太高,但是對於電學的電路分析,如果不能分析清楚,在後邊電學題型——特別是動態電路分析裡邊,可以說是寸步難行。

電路分析其實就分為兩個步驟,也就是搞清楚兩個問題:

1.串並聯

2.表測誰


這兩個問題都有專門的解決辦法,但是往往不少同學忽略方法,僅憑自己的直覺來判斷,結果不斷地跳入出題人的陷阱。

今天這一講咱們就聊一聊第一個問題:如何判斷電路的串並聯關係,本講提供兩個最直接有效的方法之一。

本文介紹第一種最基本的方法:電流流向法,本期推文點讚+再看超過30,將在2日之內更新第二個方法:節點法

相比於有些老師介紹的花樣繁多的比如「抱抱法」、「斷開電路法」……電流流向法最能揭示電路連接的實際情況,可以讓孩子從整體上理解整個電路中電流到底怎麼走,不僅僅局限於某一部分的串並聯關係。

所以電流流向法是電學的最基礎方法,那麼電流流向法到底怎麼用呢?接下來先說一下電流流向法的操作步驟:

根據電流的流向,我們選擇電流從電源的正極出發。如果從正極出發電路比較複雜,也可以看作電流從負極出發,不影響最終電路串並聯結果的判斷。

例如下圖:

要求兩個燈都亮,問開關s應該處於什麼狀態,以及對應的串並聯情況。

這時候開關S可能斷開也可能閉合,如果電流從正極出發的話,到達1號點時,由於開關S開閉狀態未知,所以不少同學這時候會陷入疑惑:到底往上走還是往右走。這時候如果從電源負極出發,就可以在電流流經兩個燈泡之後,再來判斷開關的開閉狀態,並順利解決問題。

(答案是:S斷開,兩燈並聯)

讓電流依次經過各個用電器,用鉛筆輕輕描出電流流經的路徑。

這一步針對電路比較複雜的電路圖。用筆描出電流之後,哪條路、哪個用電器已經走過了,就變得一目了然,防止前邊分析後邊忘。但往往有同學懶得動筆,人為的給電路分析增添了難度。

描電流對於電路複雜或者開關眾多的電路來說,是解決問題非常快捷的工具。例如下圖:

開關S2閉合,電路中哪些用電器接入電路,串並聯關係怎樣?

這時候就需要我們把有電流流經的電路描出來,然後就只看這條路就可以了,其他的電路結構忽略掉

(答案:只有L2單獨連入電路,L3被短路)

對於串聯電路非常簡單,就是一條路從頭走到尾。但是並聯電路,由於涉及到多條支路,在分析的過程中,如果面臨多條路的選擇的話,很容易不知所措。

在這裡我提供一種思考方式:化並為串,什麼意思呢?就是分析多條支路的時候,不要多條路同時分析

可以在分岔口的位置,標上一個分點,先分析其中一條,流經該條支路的各個用電器之後,在匯合的位置標上合點。然後再從分點出發,流經第二條路的各個用電器回到合點。其實說白了,並聯電路就可以看作是,多條串聯電路通過分合點捏合在一起罷了。

所以在這個步驟裡邊咱們遵循的原則是:化並為串,先把一條路走通,再研究其他路徑。

例如下圖:

在標分合點的時候,特別需要注意分合點的位置不要標錯,務必搞清楚分合點到底在電學原件的前端還是後端的問題,分合點位置關係著用電器在電路中到底位於支路還是幹路的問題,至關重要。

註:分點之前、合點之後為幹路;分點之後、合點之前為支路。

電流流經之前為前端,流經之後為後端。

依次按照以上三個步驟完成,整個電路的串並聯情況就瞭然於胸了。

電流流向法對於分析串聯電路特別簡單,一條路走到尾就完事了。但是對於稍微複雜一些的電路圖、不那麼規則並聯電路電路圖或電路中涉及到短路的電路以及電路中有多個分合點的電路,處理起來會比較麻煩。例如下圖:

大家嘗試用電流流向法分析下這個圖的串並聯結構。

(答案:三個燈泡是並聯關係)

 

其實對於整個圖最方便的方法是:節點法,到底什麼是節點法,在解決上圖這樣的複雜問題中,節點法能夠起到怎樣的重要作用。本期推文點讚+在看超30,將在2日之內更新電路分析下一篇——節點法的應用。

 

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