對電路圖的奇思妙想,如何解答經典的電路問題

2021-01-18 野百合的教育觀

#高中物理#一次去理髮,在理髮店聽到這樣一個情況,一位高中的學生,課餘時間參加課外輔導,可是效果卻不是很顯著,所以學生和家長都很著急,尤其是即將參加高考的高三畢業生更是著急。「書非借不能讀也」,說得很有道理,自己買的書往往看得不是很仔細。

高中物理的很多知識令一些學生頭疼,可是一旦入門了,卻不是很難。明年遼寧的高考是3+1+2模式,這是一次高考改革,物理和歷史尤其顯得重要,因為數學、英語、語文是三門主科,其中首選科目為物理的,被稱為物理學科類,這就是3+1+2模式中的1的解讀。

物理、物理不學後悔,這是高中老師常說的一句話,學好數理化走遍天下都不怕。物理能考一個高的分數,那麼對於提升總分是立竿見影的。

對於電路知識,不但老師會不厭其煩地講解,作為學生自己更應該熱情高漲地學習,最重要的是要學會分析,並且設法製造問題,設想各種疑難雜症,然後自己試圖解決,這樣才能學有所長,學有所得,循序漸進,這樣才能對這方面的知識靈活運用,並且在高考中以不變應萬變。

下面我們給出一個電路圖,為了整齊好看,我們用CAD畫一個電路圖,然後截圖,這樣比較直觀。

圖一

上邊圖一就是著名的被老師們親切地稱為「橋式」電路,這個「橋式」電路是由一個普通的串聯電路演變而來,平時做題時要「想」。這種「想」不是毫無邊際的「遐想」,而是有著某種「意圖」的聯想,比如圖一中我們把一個電阻R5加在兩個串聯電路的中間會是怎樣的情況?

我們來看電路圖一。第一個問題,電阻R5有沒有電流經過?

判斷電阻R5有沒有電流經過,首先就要判斷F點和E點有沒有電勢差,電勢差決定了電流的流向,因為我們把這個電路加上了電源,有了電壓,所以也就有了電勢差,但是F點和E點有沒有電勢差還得分析才能知道。

電勢差和電流在小編個人感覺好比高處的水往低處流有一點類似。那麼我們來分析一下,E點和F點的電勢情況如何?只要知道了這兩點有沒有電勢差也就知道了電阻R5的電流方向。這樣一分析是不是覺得這個問題就變得簡單了,在這裡主要是加強對電勢差的了解和記憶。

我們來看一下,假設F點的電勢等於E點,那麼F點和E點的電勢差就是零,那麼F點和E點之間也就沒有電流流動。在什麼情況下F點和E點的電勢差為零?

假設R1=R3=R2=R4=r,電源電壓為V,那麼A點和B點的電壓為V,也可以稱為A點和B點的電勢為V,因為假設了R1=R3,所以點E和點F的電勢也相等,因為電流流經這兩個電阻所導致的電勢降低量相等,而起始電勢相等,經過電阻後又有一個相等的電勢降低量,那麼F點和E點的電勢自然相等。

通俗地說,假設R1=R2=R3=R4=r,那麼F點和E點的電勢就相等,A點和B點的電勢為V,可以算出F點和E點的電勢為1/2×V,C點和D點的電勢為0,這個時候,電阻R5沒有電流經過。在這裡老師一般會出選擇題,假設電阻R5沒有電流流動,那麼列出電阻R1、R2、R3、R4大小的四種情況,請選擇。

第二個問題。如果R1>R2,會是什麼情況?如果R5有電流,那麼電流的流動方向如何?

假設電阻R1=2r,R3=R2=R4=r,也就是說R1>R3,那麼E點電勢就是1/3×V,因為起始電勢V ,經過電阻R1=2r後,有一個2/3×V的降低量,所以E點電勢就是1/3×V。而F點的電勢是1/2×V,因為起始電勢V,經過電阻R3=r後,有一個1/2×V的降低量,所以F點的電勢是1/2×V。

由於F點的電勢(1/2×V)大於E點電勢(1/3×V),這就形成了電勢差,也就在F點和E點之間形成電流,流向是從F點流向E點。

老師一般會出選擇題,假設電流從F點流向E點,那麼會給出R1、R2、R3、R4大小的四種情況,讓學生選擇,或者給出這四個電阻的大小,讓那學生選擇F點和E點的電流方向。

還有一種出題形式就是給出這四個電阻的大小,讓學生判斷這幾個電阻是並聯還是串聯電路。或者判斷電阻R5的通過電流有多大,當然了,如果稍加變動,還會有其他的題型出現,在這裡你是不是對此類問題有一個很好的認識?

對於物理問題,要善於聯想,善於思考,思考也許會收到意想不到的效果,這就像漁人為什麼會發現桃花源一樣?正是因為漁人由於好奇心驅使不停地向前划船,最後才看到了桃花源。

通過這個問題可以看出,我們應該熟練掌握電路知識,應該舉一反三,應該自己製造問題,然後解答問題,不能一條道走到黑,黑瞎子掰苞米。

解答這道問題是小事,而知道解答這道問題的方法和各種應對之策才是上策,否則只能是一知半解,考試的時候一旦題型變通,就可能無從下手,也就是說主要解決方法論問題,而不是針對具體問題死搬硬套。對電路圖產生奇思妙想是不是很有趣?還有哪些經典的電路?歡迎大家發表評論。

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