電路中含有電流表和電壓表以后,電路變得很復(fù)雜。而有關(guān)的題目頻頻出現(xiàn)在中考及各類考試中,能綜合考查學(xué)生電路知識掌握的水平。解決這類問題的關(guān)鍵是正確認識電表的雙重作用。一是指示作用,即電表能指示出電路中的電流或電路兩端的電壓;二是連接作用,即電路中的電流表自身電阻很小,相當(dāng)于一根導(dǎo)線。在分析電路時可以把電流表去掉,并用導(dǎo)線替代電流表;電壓表電阻很大,相當(dāng)于斷開的開關(guān)。在分析電路時可以把電壓表直接拆除。注意:千萬不能把去掉電壓表的地方用線連起來。分類例析如下。
1.判斷電表的類型
例1 如圖1所示,電路連接沒有錯誤,兩燈都能發(fā)光,每只電表均有正常的示數(shù),則下列判斷正確的是( )
A.甲是電壓表,乙是電流表
B.甲乙都是電流表
C.甲是電流表,乙是電壓表
D.甲乙都是電壓表
分析:不妨采用假設(shè)的方法。假設(shè)A正確,則甲相當(dāng)于斷開的開關(guān),乙相當(dāng)于一根導(dǎo)線。此時燈泡L2和乙會被它們下面的導(dǎo)線短路,導(dǎo)致L2不亮,乙沒有示數(shù)。假設(shè)不成立。假設(shè)B正確,甲乙都相當(dāng)于一根導(dǎo)線,會引起電源短路。假設(shè)D,會出現(xiàn)與A相似的情況。正確答案是C,此時L1.L2并聯(lián),甲測量流過L2的電流,乙測量電源電壓。
答案:C
反思:假設(shè)也是一種重要的思維方法,在判別電表類型時很常用。
2.判斷電路故障
例2 如圖2所示的電路中,當(dāng)開關(guān)K閉合后,電燈L不亮,電流表無示數(shù)。經(jīng)檢驗,連接導(dǎo)線無斷裂現(xiàn)象。用電壓表檢測時,發(fā)現(xiàn)a、b及b、c間的電壓均為零,而a、d及c、d間均有電壓。請找出電路發(fā)生的故障。
分析:根據(jù)開關(guān)閉合后,電燈不亮,電流表無讀數(shù),說明電路中發(fā)生的是斷路故障。連接導(dǎo)線無故障,而電壓表測試a、d間有電壓,則說明從a點經(jīng)電源到d點這一段電路無故障。正常情況下,開關(guān)閉合時c、d間電壓應(yīng)為零。但題目中c、d間有電壓,說明從c點經(jīng)開關(guān)到d點間這一段電路肯定存在斷路故障,原因一定是開關(guān)觸片或開關(guān)接線柱接觸不良。
答案:開關(guān)觸片或開關(guān)接線柱接觸不良。
解疑:上述故障能造成電燈不亮,電流表無讀數(shù),許多同學(xué)能夠理解。但對c、d間有電壓難以理解。我們想象在c、d間接上電壓表,斷開開關(guān)K,由于電流表、電燈的燈絲都是導(dǎo)體,所以電壓表的負接線柱從c經(jīng)電燈、電流表到電源負極是連通的。另一方面電壓表的正接線柱從d點到電源正極也是連通的。所以c、d間有電壓。而電壓表所測得的c、d 間的電壓實際上就是電源的電壓。
3.判斷電路連接情況
例3 小漢觀察到某一部件外殼上三個電壓表的示數(shù)分別為U1.U2.U3;三個電流表的示數(shù)分別為I1.I2.I3。打開外殼,看到它的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖3所示,小漢很快猜出了U1.U2.U3和I1.I2.I3之間的關(guān)系。U1.U2.U3和I1.I2.I3之間的關(guān)系是怎樣的呢?
分析:如果能知道電阻R1.R2的連接情況,就可以根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)電路的電流和電壓的規(guī)律判斷出U1.U2.U3和I1.I2.I3之間的關(guān)系。圖3電路初看比較復(fù)雜,用前面所述的方法,把電壓表直接拆除后,電路變?yōu)閳D4。容易看出R1.R2是串聯(lián),因為串聯(lián)電路中電流處處相等,所以I1=I2=I3。圖3中,用導(dǎo)線替代電流表后,容易看出電壓表V1測的是R2兩端的電壓;電壓表V2測的是R1兩端的電壓;電壓表V3測的是電路中的總電壓。因為串聯(lián)電路中的總電壓等于各部分電路的電壓之和,所以U1+U2=U3。
答案:U1+U2=U3 I1=I2=I3
反思:“拆除電表法”是簡化電路,弄清電路連接情況的基本方法,應(yīng)注意掌握。
劉慶賀
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