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串、并联电路的分析
初中物理要求电路计算只要求做简单的串联或并联电路计算。在计算题中往往增加一个
鉴别电路的分析过程。一般出现电路变化的情况有两种类型,分别形成新的串联电路或并联
电路:(1)某些开关的断开与闭合;(2)滑动变阻器滑片位置的改变。
(1)开关在电路中的作用
开关本来在电路中是用来控制用电器工作的,但在不少电路中由于它的通断往往会给电路带
来串,并联的许多变化,尤其是它的闭合所引起的局部短路,经常被我们忽略,这直接影响电路
分析的准确性.请看下面的例题:
【例1】如图1所示电路,当开关均闭合时,会亮的小灯泡是 ;它们是 联的。
当开关均断开时,电路由灯 组成 联电路。
图1
答案:L1、L2 并 L2、L3 串
(2)滑动变阻器滑片位置的改变
【例2】如图2所示,电源电压不变,变阻器最大阻值为12Ω。当滑片P在a端时,S、
S1都闭合,A示数为2A,灯L正常发光;当S1断开,滑片P滑到b点时,V示数为6V。
求:
(1)灯泡L的额定电压;
(2)S1断开,P在b端时,灯L的实际功率。
图2
解:(1)当P在a端,S和S1都闭合时,R与L并联(如图3),电压表接电流表的两
端,电压表示数为0。
图3
因灯L正常发光,则有
UL=UR=U
2
即
当S1断开,P滑到b端时,R与L串联(如图4),电压表测R两端电压,则有
图4
即
整理得:
故
(2)S1断开,P滑到b端时,
两灯串联
灯泡的实际功率为:
电路计算既是电学中的重点,也是难点,因此掌握方法很重要,理顺思路是关键。要想
有成效地进行电路计算,应该从以下几点入手:
(1)根据题意画出电路图(或分解图)。
(2)根据题中的条件(包括隐含条件)找出物理量间的同时性及对应关系,运用物理
定律、规律,列出等式或方程式。
(3)运用数学知识解出结果。
(4)对解出的结果进行分析验证,最后给出正确的答案。
在上述例题的计算中,出现了应用一元二次方程求解的情况,在此应该注意,有时会出
现增根问题,这就需要根据题中条件认真分析,做出判断,确定答案。还有一种“一题多解”
的方法,也是验证答案正误时经常用到的。
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练习:某养鸡场,在冬季为了提高产蛋量,采取了光照和保温
两项措施.夜晚对鸡舍进行加热,同时用大功率灯泡进行光照;白天
只需要适当保温,不需灯光照射.这样的用电要求可通过图示电路中
开关S1 、S2的同时通断来实现.其中R1、R2是电热器中的电热丝,
R2=16Ω,L是“220V 900W”的大功率灯泡.(1)在白天和夜晚两
种用电情况下,开关S、S1、S2 分别处于什么状态?(2)当电路
消耗的总功率为最小时,R1与R2消耗的功率之比为1:4,求此时
电路中的电流;(3)求在夜晚电路消耗的总功率.
简答(1)白天:S闭合,1S、2S都断开;
夜晚:S、1S、2S都闭合。
(2)当电路消耗的总功率为最小时,S闭合,1S、2S都断开(为白天用电状态),
1
R
与2R串联
由1R/2R=P1 /P2 得
R1 =P1 R2 /P2 =…=4Ω
∴I=U/(R1+R2)
=…=11A。
(3)在夜晚用电状态下,S、1S、2S都闭合,R1 与L并联
P1 =U2/R1
=…=12100W
此时电路消耗的总功率为
Pm =P1 +P2=…=1.3×104W。