1、电路简化的基本原则 初中物理电学中的复杂电路可以通过如下原则进行简化： ?第一：不计导线电阻，认定R线0。有电流流过的导线两端电压为零，断开时开关两 端可以测得电压（电路中没有其他断点）。 ?第二：开关闭合时等效于一根导线；开关断开时等效于断路，可从电路两节点间 去掉。开关闭合有电流流过时，开关两端电压为零，断开时开关两端可以测得电压 （电路中没有其他断点）。 ?第三：电流表内阻很小，在分析电路的连接方式时，有电流表的地方可看作一根导 线 ?第四： 电压表内阻很大，在分析电路的连接方式时，有电压表的地方可视作断路，从 电路两节点间去掉 ?第五：用电器（电阻）短路：用电器（电阻）和导线（开关、电
2、流表）并联时，用电 器中无电流通过（如下图示），可以把用电器从电路的两节点间拆除（去掉） ? 第六：滑动变阻器 Pa 段被导线（金属杆）短接不工作，去掉Pa段后，下图 a变为图 b ? 第七：根据串、并联电路电流和电压规律 “ 串联分压、并联分流” 分析总电流、总电压 和分电流、分电压的关系。 ? 第八：电流表和哪个用电器串联就测哪个用电器的电流，电压表和哪个用电器并联 就测哪个用电器的电压。判断电压表所测量的电压可用滑移法和去源法。 ? 第九：电压表原则上要求并联在电路中，单独测量电源电压时，可直接在电源两端。 一般情况下，如果电压表串联在电路中，测得的电压是电源两端电压（具体情况见笔 记）
3、。电流表直接接在电源两端会被烧坏，且让电源短路，烧坏电源。 A A ab 图a p appb pb 图b 第十：如果导线上（节点之间）没有用电器（开关，电流表除外），那么导线 上的各点可以看做是一个点，可以任意合并、分开、增减。（此法又称节点 法 ）例如： a ba b ab a a a b b b 电路简化步骤 第一步：按照题目要求将断开的开关去掉，将闭合的开关变成导线。 第二步：将电流表变成导线（视具体情况也可保留）。 第三步：去掉电压表。 第四步：合并(或者换位）导线上的节点。（此步骤在电路中用电器比较多， 且相互纠结时，采用） 第五步：画出等效电路图，判断各用电器是串联还是并联。 第六
4、步：在原电路中利用原则七、八判断电流表和电压表各测量哪个用电器 的电流和电压。 ?第七步：将电压表和电流表添加到等效电路图中，分析各电流表和电压表示 数之间的关系。（利用原则七） 经典例题选讲 例1：在如下电路图中，开关S闭合后，电压表 V1的示数是 2.5V,V2的示数是 1V, 如果 A2的示数是 0.2A,那么 A1的示数是多少？试求两只灯泡两端的电压。 分析：第一步：将开关变成导线；第二步：将 电流表变成导线；第三步将电压表去掉。 第四步（略）第五步：判断用电器连接方式 V2 V1 s L1 L2 A1 A2 很显然，电路中两个灯 泡是串联的。 第六步：根据原则四，知道电压表V2处断开
5、，所以没有电流从A1流过，示数为 零；根据滑移法知道 V1和电源并联，测电源两端电压。V2和L2并联，测 L2两端 电压。 第七步：等效电路图如下： v1 v2 L1 L2 A2 A1 根据等效电路图 , 可知所求 I1=I 2=0.2A U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V V2 V1 A1 A2 V3 例2 ：如图示，开关 s闭合后下列各电压表示数的关系是，各电流 表示数之间的关系是。 分析：第一步：把开关变成导线；第二步：把 电流表变成导线；第三步：去掉电压表；第四 步（略）；第五步：判断各用电器的连接方式： L1 L2 s 第六步：根据原则七和原 则八以及滑移法或去源法 判断电流
6、表和电压表各自 所测量的对象。 在原电路中，去掉电压表，可以发现电流表A1和A2都与灯泡串联，所以电流表 示数相等； 用滑移法可以判断出V1测L1两端的电压， V2测电源两端的电压；V3测L2两端的 电压。 第七步：等效电路图如下 A1 A2 V2 V1v3 例3 : 电路开关闭合后，v1、v2、v3的示数分别是 8V、9V 、4V，则 L1、L2、 L3两端的电压各是多少？ V2 V1 V3 L1 L2 L3 S 所求的电压关系式为：U2=U1+U3 I1=I2 解：根据 “ 十原则，七步骤 ” 可以得到该 电路的等效电路图如下： V1 V2 V3 从等效图可以得到如下方程组： L1 L2L
7、3 UL1+UL2=8V UL2+UL3=9V UL3=4V 解得： UL1=3v U L2 =5v U L3=4V 例4：如图所示，已知两只灯泡L1 和L2是串联的，则在、和三个 电 表 中 （ 电 流 表 或 电 压 表 ） 判 断 正 确 的 是( ) A. 是电流表，和是电压表；B. 和是电压表，是电流表； C. 和是电流表，是电压表；D. 和都是电流表 L2 L1 3 2 1 分析：本题可用排除法解答。将A答案的各表填入 三个位置中，根据“ 十原则，七步骤” 电路图简化为： L2 很明显 , 不符合题意。 将B答案各表填入图中，电路 可简化为： A 这种填法符合题意。 把C答案各表填
8、入电路中，电路L1被断路，简化后的电路图和A答案相同，不合 题意。把 D答案各表填入图中，电源短路，两个灯泡没有电流流过，不合题意。 所以选择答案 B. 例5：如图所示，当接通开关S后，发现电流表指针偏转，电压表指针不 动，则故障可能是（） AL1的灯丝断了BL2的灯丝断了 CL1的接线短路DL2的接线短路 初中物理电学综合问题难点突破 电学综合题历来是初中物理的难点，在近几年的中考题中屡屡出现，由于试题综合性强，设置障碍多，如果学生的 学习基础不够扎实，往往会感到很难。在实际教学中，许多教师采用的是“ 题海战术 ” ，无形加重了学生学习的课业负担。 探索和改进电学综合问题教学，是一项很有价值
9、的工作。 在长期的初中教学实践中，本人逐步探索了一套电学综合问题教学方案，对于学生突破电学综合问题中的障碍有一定效果。 一、理清 “ 短路 ” 概念。 在教材中，只给出了“ 整体短路 ” 的概念， “ 导线不经过用电器直接跟电源两极连接的电路，叫短路。” 而在电学综合 题中常常会出现局部短路的问题，如果导线不经过其他用电器而将某个用电器（或 某部分电路）首尾相连就形成局部短路。局部短路仅造成用电器不工作，并不损坏 用电器， 因此是允许的。 因它富于变化成 为电学问题中的一个难点。 局部短路概念抽象， 学生难以理解。 可用实验帮助学生突破此难点。实验原理 如图 1，当开关 S 闭合前，两灯均亮（
10、较 暗） ；闭合后， L1 不亮， 而 L2 仍发光 （较 亮） 。 为了帮助初中生理解，可将L1 比作是电流需通过的“ 一座高山 ” 而开关 S的 短路通道则比作是“ 山里的一条隧洞” 。有了 “ 隧洞 ” ，电流只会 “ 走隧洞 ” 而不 会去 “ 爬山 ” 。 二、识别串并联电路 电路图是电学的重要内容。许多电学题一开头就有一句“ 如图所示的电 路中 ” 如果把电路图辨认错了，电路中的电流强度、电压、电阻等物理量的计算也随之而错，造成“ 全军覆没 ” 的局面，所 以分析电路是解题的基础。初中电学一般只要求串联、并联两种基本的连接，不要求混联电路。区分串、并联电路是解电 学综合题的又一个需
11、要突破的难点。 识别串、并联有三种方法，、电流法；、等效电路法；、去表法。 、电流法： 即从电源正极出发，顺着电流的流向看电流的路径是否有分支，如果有， 则所分的几个分支之间为并联，（分 支前后有两个节点）如果电流的路径只有一条（无分支点），则各元件之间为串联。此方法学生容易接受。 、等效电路法：此方法实质上运用了“ 电位 ” 的概念，在初中物理中，电压的概念，是通过“ 水位差 ” 的类比中引入的。那 么，可借助于“ 高度差 ” 进行类比，建立“ 一样高的电位 ” 概念。可以通过类比手法，例如：如果某学校三层楼上有初三、 初三、初三三个班级，二层楼上有初二、初二、初二三个班级，那么初三年级与初
12、二年级任意两个班级之间的 “ 高度差 ” 是一样的，都相差“ 一层楼 ” 。因为初三年级各班处于“ 一样高 ” 的三层楼上，而初二年级各班级处于“ 一样高 ” 的二 层楼上。 在电路中， 也有 “ 一样高电位 ” 的概念。 在电路中， 无论导线有多长，只要其间没有用电器都可以看成是同一个点， 即电位 “ 一样高 ” 。因此，我们可以找出各元件两端的公共点画出简化的等效电路。 图 2、图 3 是对各电阻的连接情况分析。 图 2图 3 如上图 2 红线上各个点都与电源正极“ 电位一样高 ” ，蓝线部分与电源负极“ 电位一样高 ” ，可以简化为图3。在图 3 中，R1、 R2、R3 的并联关系也就显
13、而易见了。 、去表法： 由于电压表的内阻很大，并联在电路中时，通过它的电流很小，可忽略不计。故在电路中去掉电压表，不会 影响电路结构，电压表所在之处可视为开路。而电流表的内阻很小，串联在电路中几乎不影响电路的电流强度，因而，在 电路分析中，可视其为一根导线，去掉后改成一根导线即可。 三、 “ 表格分析法 ” 整理解题思路 不少初中生反映，电学习题涉及概念、公式多，解题头绪多，容易出错。要突破这个难点，关键在于整理出清晰的解题思 路。 可以使用 “ 表格法 ” 帮助整理解题思路 表格的列， 列出有关用电器的电流、电压、电阻、电功率四个物理量。在一般计算中，出现用电器多为纯电阻，根据欧姆 定律 I
14、=U/R ，电功率的计算公式P=UI ，在四个物理量中只要知道了其中的两个，就可以求出剩余的两个物理量。（有六种 情况） 表格的行， 列出电流等物理量在各分电路和总电路的数值，或物理量在用电器的各种状态下（如额定工作状态、电路实际 工作状态）的数值。而根据串、并联电路的特点或根据题设，只要知道其中的两个（或一个），就可以求出剩余的物理量。 典型例题：如图4 所示， R1=2 欧， R2=6 欧，接在电源上时，电压表的示数为0.5 伏，求电路消耗的总电功率是多少？ 这是有关两个电阻串联的典型习题， 有关电阻 R1 的物理量： I1、U1、 R1、P1； 有关电阻 R2 的物理量： I2、U2、
15、R2、P2； 有关总电路的物理量：I、U、 R、 P。 在这 12 个物理量中，已知其中的三个物理量，就可以求出剩余的9 个物理量。 用“ 表格分析法 ” 进行解题分析如下表1 表 1： 有关 R1 有关 R2 有关总体横向关系 电流I1 I2 I 电流相等 电压U1=0.5V * U U=U1+U2 电阻R1=2 *R2=6 *R R=R1+R2 电功率P1 P = ? 注： * 表示为题目中已知量。 解题分析： 从表中 “ 有关 R1 ” 的纵向可以看出，由于已知了U1 和 R1 故可以求出I1 和 P1（在本题不需要求出） ；再由 “ 有 关电流 ” 的横向关系来看串联电路电流处处相等，
16、可进一步得出I2 和 I；再从 “ 有关总体 ” 的纵向来看，要求P，则除了已求 出的电流 I 这一个物理量外，还需要在U 和 R 两者之中知道第二个物理量，方可求出。而要求R 或求 U，则可以从 “ 有关 电阻 ” 的横向关系或“ 有关电压 ” 横向关系中求出来。在这一步也就可以用两种方法，所谓一题多解。 解：有关 R1 纵向关系 因为 R1 与 R2 串联总电流I=I1=0.25A 横向关系 总电阻横向关系 总功率有关总电阻纵向关系 有一类习题，是关于灯泡的，常有额定状态和工作状态，如用“6V3W ” 字样已知了灯泡额定状态的电压和电功率，而工作 状态则常常为“ 电功率最小时（或最大时）”
17、 等情况。横向关系往往在题设中出现，如设灯泡的电阻不变，或设电源的总电 压不变等。 四、有关 “ 电路变化 ” 分析 不少同学反映“ 变化的电路难，不知从何下手” 。这是因为分析变化的电路涉及的内容广，考虑的问题深。对电阻、电 流强度、 电压及电功率相互关系的分析，稍有不慎就会造成连错反应，得出错误的结论。这是电学综合问题的又一个难点。 变化电路主要是通过开关或滑动变阻器的改变来富于电路变化的。电路中有多个开关，通过开关闭合和断开的状态变 化，往往会使各用电器的连接关系发生变化，而滑动变阻器则通过滑片来改变其连入电路的有效电阻，从而使电路中的电 压、电流、电功率等数值发生变化（也有改变电路结构
18、的）。有关变化电路，应在学会识别“ 部分电路短接” 和学会识别串 并联电路的基础上，掌握分析变化电路的基本思路。 1、开关的通、断造成电路的变化 当开关处在不同状态时，由于断路和短路，接入电路中的用电器，及其用电器之间的连接方式一般要发生变化，因 此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路。改画时要根据电流的实际情况，运用“ 拆除法 ” 。 拆除法要求：、去掉被断路的元件；、去掉已被短路的元件；、用“ 去表法 ” 去表，其原则是“ 电压表处是断路，电 流直过电流表” 。在去掉电压表时，要分析电压表读出来的是哪部分电路两端的电压，可用等效电路法进行分析。 例题： 如图 5 所示 电路中，电
19、源电压保持4 伏， L1 的电阻为4 欧， L2、 L3 的电阻均为16 欧 求：、 S1、S2 都断开时，电流表和电压表的示数。 、 S1、S2 都接通时，整个电路消耗的电功率。 例题分析：在题中的当开关处于闭合或断开的两种情况下电路结构发生了变化，可进行电路的改画，见图6。 注：图中虚线部分是要去掉的部分。 在用 “ 去表法 ” 去掉电流表电压表后，要分析它们分别测量哪一个用电器的哪一个物理量。电压表 可借助于 “ 等电位 ” 进行分析。在图7 中，红线、蓝线、黑线分别是三个“ 同电位点 ” ，由图 7 中可见， L1 与电压表V 均加 在蓝线与黑线之间，所以电压表是L 两端的电压。 解：
20、当 S1、S2都断开时， L1、L3 串联。 电流表读数 电压表读数 当 S1、S2 都接通时， L2、L3 并联。 总电阻 总功率 2滑动变阻器变化问题 滑动变阻器连入电路中的有效电阻发生变化了，或是引起电路结构的变化，或是引起电路中电压、电流、电功率的变化。 典型例题：如图8 所示电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片向右滑动时，电流表和电压表的示数变化情况是 A、电流表和电压表的示数变大； B、电流表和电压表的示数变小； C、电流表示数变小，电压表示 数变大； D、电流表示数变大，电压表示数变小。 有关滑动变阻器的此类型问题，解题关键是：、弄清滑动变阻器原理，滑片滑动时电阻是变大还是变
21、小？、弄清物理 量是否变化，一般来说，电源的电压，定值电阻的阻值是不变，其它的物理量都是变化的；、弄清电压表读数读出的是 哪一个电器两端的电压；、利用表格整理分析问题的思路。 上例题表格分析如下： 有关 R1 有关 R2 总电路关系 电流I1 I2 I ？串联电流相等 电压U1 ？ U 总不变U 总=U1+U2 电阻R1 不变 R2 R 总R 总=R1+R2 由电阻横向关系可知，因 R1 不变， R2 变大， 故 R 总 将变大； 再由总电路纵向关系可知， R 总变大， U 总不变， 故 I 将变小（电流表读数） ；因串联电路电流相等I1=I ；再由有关R1 纵向关系可知， I1 变小， R1 不变，故U 1 将变小（电压表读数变小）。
