成金德
摘 要: 本文通过对十种电路的分析,详尽透析电路问题的解题方法,有效提高电学复习效率,有效提高电学知识综合应用能力。
关键词: 电路 电阻 闭合电路欧姆定律 综合应用能力
在中学电学知识中,电路问题是其中的核心内容之一。准确把握电路问题的处理方法,既是强化恒定电流复习的关键所在,又是提高电学知识综合应用能力的重要途径。本文就十大电路的分析方法作探讨。
1.有线性电阻的电路
线性电阻是指电阻阻值不随通过它的电流变化而变化的用电器。求解由线性电阻组成的电路问题,关键是弄清线性电阻的串、并联情况,注意有效进行电路等效简化,灵活应用闭合电路的欧姆定律和串并联电路的特点。
2.有非线性电阻的电路
非线性电阻是指电阻阻值不稳定,随着通过的电流的变化而变化的用电器,如“小灯泡”、“半导体二极管”等。求解含有非线性电阻的电路问题,关键是确定非线性电阻两端的电压和通过的电流大小的实际值。一般方法是作出非线性电阻的伏安特性曲线和除了非线性电阻外其余部分电路的伏安特性曲线,两条曲线的交点即为非线性电阻两端的实际电压U和通过的电流I。
3.动态电路
动态电路是指电路中因某个电阻阻值的变化、或者电路中开关的闭合与断开等因素,引起电路中电流、电压的变化的电路。求解此类问题的基本思路:从引起阻值变化的这部分电路入手,由电阻的串、并联特点判断总电阻R的变化情况,再由闭合电路的欧姆定律判断I和U的变化情况,最后由部分电路欧姆定律确定各部分电路的相关物理量的变化情况。
4.有电动机的电路
电动机是非纯电阻性用电器,它消耗的电能,一部分转化为机械能,另一部分转化为热能。在高中阶段,含有电动机的电路,欧姆定律不适用,一般选用能量守恒定律解题。
5.有电容器的电路
在恒定电路中,当电容器处于充电、放电状态时,电路处于不稳定状态。当电容器充、放电结束后,电路趋于稳定,此时,电容器相当于一个电阻无穷大的电路元件,与电容器串联的电路处于断路状态。求解含有电容器的电路问题,关键在于弄清电路结构,准确确定电容器两极板间的电压,有时还要分析电容器两极板极性的变化。
6.有故障的电路
电路故障主要有断路和短路两种。有故障的电路分析方法有电表检测法和假设分析法。
电表检测法一般使用电压表检测:(1)断路故障检测法。先用电压表与电源并联,若有电压,再依次与某电路(或某用电器)并联;当电压表指针偏转时,则这部分电路(或该用电器)发生断路。(2)短路故障检测法。先用电压表与电源并联,若有电压,再依次与某电路(或某用电器)并联;当电压表示数为零时,则这部分电路(或该用电器)发生短路。
假设分析法。通过对某电路(或某用电器)假设发生断路或短路故障,依据电路知识,结合电路结构,分析和判断可能出现的情况,对照题设条件确定可能发生的故障。
7.与电磁感应相联系的电路
在磁场中做切割磁感线运动的导体或磁通量发生变化的回路会产生感应电动势,将这部分导体或回路等效为电源,再与其他的电阻构成闭合电路,即为与电磁感应相联系的电路。求解这类与电磁感应相联系的电路问题,关键要明确哪部分是等效电源,明确电路的连接情况,然后熟练应用法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律等规律求解。
8.与电场相联系的电路
与电场相联系的电路一般通过电路中接平行板电容器、带电的电容器会产生电场、带电粒子在电场中运动等联系起来。求解这类问题的关键是弄清电容器两端的电压与电路中哪部分电路或哪个电阻两端的电压相等,再注意熟练应用闭合电路的欧姆定律和动力学规律。
9.与磁场相联系的电路
与磁场相联系的电路一般涉及平行板电容器,通过在平行板电容器中加上磁场,从而将磁场与电路联系起来。求解这类问题的关键是弄清带电粒子在电容器内的磁场和电场中的运动情况,弄清电容器两端的电压与哪部分电路两端的电压相等,再灵活选用有关电路、电场和磁场的知识求解。
10.与光电效应相联系的电路
在电路中接上光电管,光电管内的金属板在光照射下发生光电效应,产生的光电子在平行板电容器的电场中运动,这样就将光电效应与电路问题联系在一起。求解时应注意综合应用光电方程、闭合电路欧姆定律和动力学规律。
总之,在电学总复习中,要熟悉和掌握十种电路的分析方法,能灵活应用电学知识及相关的其他知识解题,以便强化复习效果,培养学习兴趣,提高解题能力。