识别串\并联电路的五种方法
时间:2022-03-21 08:24:04 浏览次数:次
摘 要:初中物理电学部分是初中物理的重点,而难点又在于对电路的准确判断。对于初学者来说,能够准确判断电路的串并联是学习的关键。而他们的判断能力比较弱,只能在其实践探索过程中加以锻炼,得以提高。基于这些,作为一个专业从教物理学科多年的教师,积累了不少教学经验,下面浅谈一下。
关键词:串联;并联;用电器;电流;连接方式
1.串联电路
1.1串联电路的定义
串联是连接电路元件的基本方式之一,将电学元件(如电阻、电容、电感等)逐个顺次首尾相连接,接入电路,这样的连接方式叫做串联。
1.2串联电路的电路图
1.3串联电路的基本特点
(1)串联电路电流处处相等:I=I1=I2=I3=……=In
(2)串联电路总电压等于各处电压之和:U=U1+U2+U3+……+Un
(3)串联电路总电阻等于各部分电路电阻之和:R=R1+R2+R3+……+Rn
(4)串联电路总功率等于各功率之和:P=P1+P2+P3+……+Pn
(5)串联电路中,只要有某一处断开,整个电路就成为断路,即所相串联的电子元件不能正常工作。
2.并联电路
2.1并联电路的定义
把几个导体一端连在一起,另一端也连在一起,然后把这两端接入电路,这样的连接方式叫做并联。
2.2并联电路的电路图
2.3并联电路的基本特点
(1)并联电路的总电流等于各支路电流之和:I=I1+I2+I3+……+In
(2)并联电路的总电压与各支路电压相等:
U=U1=U2=U3=……=Un
(3)并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻的倒数之和。
(4)并联电路中某一支路断开,并不影响其他支路的正常工作。
3.判断电路的方法
3.1定义法
若电路中的各元件是逐个顺次连接起来的,则电路为串联电路,若各元件“首首相接,尾尾相连”,并列地连在电路两点之间,则电路就是并联电路。(如图4、图5)
图4中三只电灯依次首尾相接,然后接在电源两端,其为串联。而图5中三只电灯的左端连在一起,右端连在一起,然后接在电源两端,其为并联。
3.2电流路径识别法
电流从电源正极出发,经过用电器,若有且只有一条路径回到电源负极的电路是串联电路(如图6);若有两条或两条以上的路径回到负极的电路是并联电路(如图7)。
如图6,电流从电源正极出发,依次通过电灯L1、L2、L3回到电源的负极,有且只有这一条路径,则其连接方式为串联。如图7,电流从电源正极出发,可以分别通过电灯L1、L2、L3回到电源负极,有三条路径,所以其连接方式为并联。
3.3去用电器识别法
对于一个电路,若不能简洁地判断是串联电路还是并联电路,可以采用去掉其中一个用电器后看其他用电器是否能工作,如果其他用电器不能工作,说明它们之间的连接方式是串联;如果去掉其中一个用电器后其他用电器依然工作,那么它们之间的连接方式是并联。
例题1.如图8,闭合三只开关时,试判断三只电灯的连接方式。
解析:如图所示,闭合开关S、S2、S3;我们采用去用电器识别法,若去掉电灯L1,则电路如图9所示,电灯L2、L3依然工作,说明L1与L2和L3是并联的;在此基础上在去掉L2,电路如图10所示,L3依然能工作,说明L2与L3也是并联的;由以上两步可以判断这三只电灯的连接方式为并联。
3.4节点法
节点法就是在识别电路的过程中,不管电路有多复杂,只要导线上没有用电器和电源(开关可视为导线),导线两端可以视为同一点,这样就可以找到用电器两端的公共点,然后把公共点按原电路连在电源上,就得到了等效电路,从等效电路中就可以很容易判断电路的连接方式了。
例题2.如图11所示的电路,试判断三只电灯是串联还是并联?
解析:我们采用节点法进行判断,首先在电流分流和汇流处标上字母A、B,且同一根导线标相同的字母,如图12所示。则从图12中不难看出L1、L2、L3三只电灯的两端都连在A、B上,且A连在电源的正极,B连在电源的负极;则等效电路可画成图13所示。由此可见,三只电灯是并联的。
3.5滑动法
滑动法就是在用电器A两端沿导线滑动,若不经过任何用电器就能滑到电源的两极,则此用电器和其他用电器是并联的;若滑动时要经过某一用电器B才能滑到电源的两极,则用电器A与B是串联的(电流表不算用电器)。
例题3.如图14,(1)当S闭合,S1、S2断开时,试判断三只电灯的连接方式;
(2)当S、S1、S2都闭合时,试判断三只电灯的连接方式。
解析:我们用滑动法来分析此问题,当S闭合,S1、S2断开时,对于电灯L1,从L1的A端不需要经过用电器就可滑到电源正极,但从L1的B端需要经过电灯L2和L3才能滑到电源的负极,由此可知电灯L1与L2和L3这一整体是串联的;对于电灯L2,从其B端需经过电灯L1才能滑到电源的正极,从其C端也需要经过L3才能滑到电源的负极,由此可知电灯L2与电灯L1是串联的,与电灯L3也是串联的。综上所述,当S闭合,S1、S2断开时,三只电灯是串联的。
当S、S1、S2都闭合时,对于电灯L1,从其A端不经过用电器就可以滑到电源的正极,从其B端经开关S2和S便可以滑到电源的负极;对于电灯L2,从其B端经开关S2和S便可以滑到电源的负极,从其C端经S1便可滑到电源正极;对于电灯L3,从其C端经S1便可滑到电源正极,从其D端不经用电器就可滑到电源负极。综上所述,当S、S1、S2都闭合时,三只电灯是并联的。
五种方法各有特点,在判断电路的连接方式时,每种方法都是适用的。在具体运用这些方法的时候,还需读者就问题的复杂程度及自身掌握程度选用合适的方法进行判断。
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(作者单位 云南省昭通市彝良县柳溪中学)
注:“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”
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