Basisprincipes van circuitvereenvoudiging
De complexe circuits in fysieke elektriciteit op de middelbare school kunnen worden vereenvoudigd door de volgende principes:
☀Ten eerste: als we de draadweerstand negeren, wordt aangenomen dat de R-draad ≈0 is. De spanning over de draad met stroom is nul en de spanning over de schakelaar kan worden gemeten wanneer deze open is (geen andere breekpunten in het circuit).
☀Ten tweede: wanneer de schakelaar gesloten is, is dit gelijk aan een draad; wanneer de schakelaar open is, is dit gelijk aan een open circuit, dat kan worden verwijderd uit de twee knooppunten van het circuit. Wanneer de schakelaar gesloten is en er stroom vloeit, is de spanning over de schakelaar nul en kan de spanning over de schakelaar worden gemeten wanneer deze open is (er zijn geen andere breekpunten in het circuit).
☀Ten derde: de interne weerstand van de ampèremeter is erg klein. Bij het analyseren van de verbindingsmodus van het circuit kan de plaats met de ampèremeter als een draad worden beschouwd.
☀ Ten vierde: de interne weerstand van de voltmeter is erg groot. Bij het analyseren van de verbindingsmodus van het circuit kan de plaats met de voltmeter worden beschouwd als een open circuit en worden verwijderd van de twee knooppunten van het circuit.
☀ Ten vijfde: kortsluiting van het elektrische apparaat (weerstand): wanneer het elektrische apparaat (weerstand) en de draad (schakelaar, ampèremeter) parallel zijn aangesloten, gaat er geen stroom door het elektrische apparaat (zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding) , en het elektrische apparaat kan worden verwijderd uit de twee knooppunten van het circuit (verwijderen).
☀Zesde: Het segment Pa van de schuifweerstand is kortgesloten door de draad (metalen staaf) en werkt niet. Na het verwijderen van het segment Pa wordt onderstaande figuur a figuur b.
☀Zevende: analyseer de relatie tussen totale stroom, totale spanning en gedeelde stroom en gedeelde spanning volgens de stroom- en spanningswetten van serie- en parallelle circuits "serie verdeelde spanning, parallel aangesloten stroom".
☀Achtste: als de ampèremeter in serie is geschakeld met een elektrisch apparaat, meet dan de stroom van dat elektrische apparaat, en als de voltmeter parallel is aangesloten met een elektrisch apparaat, meet dan de spanning van dat elektrische apparaat. De door de voltmeter gemeten spanning kan worden beoordeeld aan de hand van de slipmethode en de bronmethode.
☀Negende: In principe moet de voltmeter parallel in het circuit worden aangesloten. Wanneer de voedingsspanning afzonderlijk wordt gemeten, kan deze direct op beide uiteinden van de voeding worden aangesloten.
Als de voltmeter in serie is geschakeld in het circuit, is de gemeten spanning over het algemeen de spanning over de voeding (zie opmerkingen voor details). Als de ampèremeter rechtstreeks is aangesloten op beide uiteinden van de voeding, zal deze doorbranden en zal de voeding worden kortgesloten, waardoor de voeding doorbrandt.
☀Tiende: als er geen elektrische apparaten (behalve schakelaars en ampèremeters) op de draad (tussen knooppunten) zijn, kan elk punt op de draad worden beschouwd als een punt dat willekeurig kan worden gecombineerd, gescheiden, verhoogd of verlaagd. (Deze methode wordt ook wel knooppuntmethode genoemd) Bijvoorbeeld:
02
Stappen voor circuitvereenvoudiging
☀Stap 1: verwijder de losgekoppelde schakelaar volgens de vereisten van het onderwerp en verander de gesloten schakelaar in een draad.
☀Stap 2: Maak van de ampèremeter een draad (deze kan eventueel ook bewaard worden).
☀Stap 3: Verwijder de voltmeter.
☀Stap 4: Voeg de knooppunten op de draad samen (of transponeer). (Deze stap wordt gebruikt als er veel elektrische apparaten in het circuit zijn en ze in elkaar verstrengeld zijn)
☀Stap 5: Teken een equivalent schakelschema om te bepalen of de elektrische apparaten in serie of parallel zijn geschakeld.
☀Stap 6: Gebruik principes 7 en 8 in het originele circuit om te beoordelen welke elektrische stroom en spanning de ampèremeter en voltmeter meten.
☀Stap 7: voeg de voltmeter en ampèremeter toe aan het equivalente schakelschema en analyseer de relatie tussen elke ampèremeter en de spanningsweergave. (Principe Zeven)
03
Geselecteerde lezingen over klassieke voorbeelden
☀Voorbeeld 1: in het volgende schakelschema, nadat de schakelaar S is gesloten, is de aflezing van de voltmeter V1 2,5 V en de aflezing van V2 1 V. Als de waarde van A2 0.2A is, wat is dan de waarde van A1? Zoek de spanning over de twee lampen.
afbeelding
Analyse: Stap 1: Verander de schakelaar in een draad;
Stap 2: Verander de ampèremeter in een draad;
De derde stap is het verwijderen van de voltmeter.
De vierde stap (weggelaten)
Stap 5: Bepaal de elektrische aansluitmethode
afbeelding
Uiteraard zijn de twee gloeilampen in serie geschakeld in de schakeling.
Stap 6: Weet volgens principe 4 dat de voltmeter V2 is losgekoppeld, dus er vloeit geen stroom door A1 en de aflezing is nul; volgens de slipmethode is het bekend dat V1 parallel is aangesloten op de voeding en meet de spanning aan beide uiteinden van de voeding. V2 en L2 zijn parallel geschakeld en de spanning over L2 wordt gemeten.
Stap 7: Het equivalente schakelschema is als volgt:
afbeelding
Volgens het equivalente schakelschema is te zien dat de vereiste I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
afbeelding
☀Voorbeeld 2: zoals weergegeven in de afbeelding, nadat de schakelaar s is gesloten, is de relatie tussen de volgende spanningsrepresentaties, en de relatie tussen de stroomrepresentaties is ___.
afbeelding
Analyse: de eerste stap: maak van de schakelaar een draad;
Stap 2: Verander de ampèremeter in een draad;
De derde stap: verwijder de voltmeter; de vierde stap (weggelaten);
Stap 5: Bepaal de aansluitwijze van elk elektrisch toestel:
afbeelding
Stap 6: Beoordeel de objecten gemeten door de ampèremeter en voltmeter volgens principes 7 en 8 en de slipmethode of bronverwijderingsmethode.
① In het oorspronkelijke circuit, als de voltmeter wordt verwijderd, kan worden vastgesteld dat de ampèremeters A1 en A2 in serie zijn geschakeld met de gloeilamp, dus de huidige representatienummers zijn gelijk;
② Met behulp van de slipmethode kan worden beoordeeld dat V1 de spanning meet aan beide uiteinden van L1, V2 meet de spanning aan beide uiteinden van de voeding en V3 meet de spanning aan beide uiteinden van L2.
Stap 7: Het equivalente schakelschema is als volgt:
afbeelding
afbeelding
☀Voorbeeld 3: nadat de circuitschakelaar is gesloten, zijn de aflezingen van v1, v2 en v3 respectievelijk 8V, 9V en 4V, dus wat zijn de spanningen aan beide uiteinden van L1, L2 en L3?
afbeelding
De vereiste spanningsrelatie is: U2=U1 plus U3 I1=I2
Oplossing: Volgens "Ten Principles, Seven Steps" kan het equivalente schakelschema van het circuit als volgt worden verkregen:
afbeelding
Uit het equivalente diagram kunnen de volgende vergelijkingen worden verkregen:
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Oplossing: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
afbeelding
☀Voorbeeld 4: Zoals weergegeven in de afbeelding, is het bekend dat de twee gloeilampen L1 en L2 in serie zijn geschakeld, dan is de juiste beoordeling van de drie ampèremeters (ampèremeter of voltmeter) in ①, ② en ③ ( )
A. ① is een ampèremeter, ② en ③ zijn voltmeters;
B. ① en ③ zijn voltmeters en ② is een ampèremeter;
C. ① en ② zijn ampèremeters en ③ is een voltmeter;
D. ①② en ③ zijn beide ampèremeters
afbeelding
Analyse: Deze vraag kan worden beantwoord door de methode van eliminatie. Vul de tabellen in voor het antwoord op A
Van de drie posities is het schakelschema volgens het "tien principes, zeven stappen" schakelschema vereenvoudigd tot:
afbeelding
Het past natuurlijk niet bij de titel.
Vul de tabellen van antwoord B in de figuur in, de schakeling kan als volgt worden vereenvoudigd:
afbeelding
Deze manier van vullen past bij de strekking van de vraag.
Vul de tabellen van antwoord C in het circuit in, circuit L1 is losgekoppeld en het vereenvoudigde schakelschema is hetzelfde als antwoord A, dat niet beantwoordt aan de betekenis van de vraag. Vul de tabellen in met de antwoorden op D in de figuur, de voeding is kortgesloten en er stroomt geen stroom door de twee lampen, wat niet beantwoordt aan de betekenis van de vraag. Kies dus antwoord B.
