當中學生朋友們學習了電學的最初幾節課後,特別是學習了串聯與並聯後,有一個最為基礎但也最能影響以後電學學習的問題出現了,到底怎麼判斷電路的串並聯呢?簡單的我們基本都可以一眼看出來,但是複雜的呢?比如說兩條支路以上,甚至是各種混連。如果不解決此問題,勢必影響以後的電學學習,對於每一位正在剛開始學習電學的中學生們來說,這是一個必須解決的大問題!
為了解決這個會影響深遠的問題,我們今天通過一道最為經典的初級電學題為例,來分析一下解決此問題的訣竅。
中學物理中的這道初級電學最經典題,考查的正是串並聯電路的識別問題,它是無論在初中還是高中都會在學電學串並聯後遇到的第一道最有意思的題。每年這道題剛一出現就把歷屆初學者都虐倒了。
今天我們來看一下這道題到底是怎麼把初學者虐成渣的。這道題是三個燈泡串聯後的變形題。如下圖所示。
那麼,上面圖中的這三個燈泡到底是並聯還是串聯呢?或者說發生了電路故障?比如發生了短路?
其實,我們有三種通用訣竅來徹底解決此類問題。
第一個訣竅:電流流向法(或者說路徑法)!
當電流從電源正極出發後,電路會出現第一次分流,一條流進燈泡L1,另一條流進燈泡L2L3之間,在燈泡L2L3之間再次分流,一條流進燈泡L2,另一條流進燈泡L3,所以,很顯然,電流從電源正極出發後分成了三條支路,它們分別進入了三個燈泡,然後通過L1L2後,又合成一條支路並與通過燈L3的一條支路後再次合在一起回到電源的負極。由此可以看出,三個燈泡是三條獨立的支路,所以是並聯的。電流流向如下圖所示:
第二個訣竅:拉伸導線法。
我們學習電學時,物理老師都應該強調過一點,即導線可以任意伸長也可以任意縮短,可以看成一個點,也可以任意拐彎連接。這就給了我們一個啟示,我們不妨把原理圖中的直線看成生活中的可以任意拐彎的導線,所以,我們可以把電路中的導線拉伸一下。如下面三個圖,當把三個燈泡的首首相連,尾尾相連後,我們一眼就可以看出來這三個燈泡都是並聯的。
第三個訣竅:拆除法。
由於並聯電路之間是互相獨立,沒有影響的,而串聯電路的用電器都是互相影響的。由此我們可以採用「拆除法」來進行判斷電路的串並聯問題。我們可以把三個燈泡中的任意一個拆除,如下圖所示,可以發現,拆除其中任意一個燈泡時,其他燈泡仍然可以構成通路!也就是說三個燈泡之間是互相不影響的,由此可以瞬間得出三個燈泡並聯!
也就是說,對於稍微複雜電路的串並聯識別問題,我們可以採用之前說的「兩手指尖法」,也可以採用今天所說的三種訣竅。
中學生朋友們,中學物理有趣且有用,為了美好的未來,加油!