Základné princípy zjednodušenia obvodu
Zložité obvody vo fyzickej elektrine na strednej škole môžu byť zjednodušené nasledujúcimi princípmi:
☀Po prvé: bez ohľadu na odpor vodiča sa predpokladá, že vodič R je ≈0. Napätie na drôte s pretekajúcim prúdom je nulové a napätie na prepínači je možné merať, keď je otvorený (žiadne iné prerušovacie body v obvode).
☀Po druhé: Keď je spínač zatvorený, je to ekvivalent drôtu; keď je spínač otvorený, je to ekvivalent otvoreného obvodu, ktorý môže byť odstránený z dvoch uzlov obvodu. Keď je spínač zatvorený a preteká prúd, napätie na spínači je nulové a napätie na spínači je možné merať, keď je otvorený (v obvode nie sú žiadne iné prerušovacie body).
☀Po tretie: Vnútorný odpor ampérmetra je veľmi malý. Pri analýze spôsobu zapojenia obvodu možno miesto s ampérmetrom považovať za drôt.
☀Po štvrté: Vnútorný odpor voltmetra je veľmi veľký. Pri analýze spôsobu zapojenia obvodu možno miesto s voltmetrom považovať za otvorený obvod a odstrániť ho z dvoch uzlov obvodu.
☀Po piate: Skrat elektrického spotrebiča (odpor): Keď sú elektrický spotrebič (odpor) a vodič (vypínač, ampérmeter) zapojené paralelne, cez elektrický spotrebič neprechádza žiadny prúd (ako je znázornené na obrázku nižšie) a elektrický spotrebič je možné odstrániť z dvoch uzlov okruhu (odstrániť).
☀Po šieste: Segment Pa posuvného reostatu je skratovaný drôtom (kovovou tyčou) a nefunguje. Po odstránení segmentu Pa sa obrázok a nižšie zmení na obrázok b.
☀Po siedme: Analyzujte vzťah medzi celkovým prúdom, celkovým napätím a deleným prúdom a deleným napätím podľa prúdových a napäťových zákonov sériových a paralelných obvodov "sériovo rozdelené napätie, paralelne pripojený prúd".
☀Po ôsme: Ak je ampérmeter zapojený do série s akýmkoľvek elektrickým spotrebičom, zmerajte prúd tohto elektrického spotrebiča a ak je voltmeter zapojený paralelne s akýmkoľvek elektrickým spotrebičom, zmerajte napätie tohto elektrického spotrebiča. Napätie namerané voltmetrom možno posúdiť metódou sklzu a metódou zdroja.
☀Deviaty: V zásade sa vyžaduje, aby bol voltmeter zapojený paralelne do obvodu. Pri samostatnom meraní napájacieho napätia je možné ho priamo pripojiť na oba konce napájacieho zdroja.
Vo všeobecnosti, ak je voltmeter zapojený do série v obvode, namerané napätie je napätie na napájacom zdroji (podrobnosti nájdete v poznámkach). Ak je ampérmeter priamo pripojený k obom koncom napájacieho zdroja, dôjde k jeho vyhoreniu a skratu napájacieho zdroja k vyhoreniu napájacieho zdroja.
☀Desiata: Ak na vodiči (medzi uzlami) nie sú žiadne elektrické spotrebiče (okrem spínačov a ampérmetrov), potom každý bod na vodiči možno považovať za bod, ktorý je možné ľubovoľne kombinovať, oddeľovať, zvyšovať alebo znižovať. (Táto metóda sa tiež nazýva metóda uzla) Napríklad:
02
Kroky na zjednodušenie obvodu
☀Krok 1: Odstráňte odpojený spínač podľa požiadaviek témy a premeňte zatvorený spínač na drôt.
☀Krok 2: Premeňte ampérmeter na drôt (môže byť aj uložený).
☀Krok 3: Odstráňte voltmeter.
☀Krok 4: Zlúčte (alebo transponujte) uzly na drôte. (Tento krok sa používa, keď je v okruhu veľa elektrických spotrebičov a sú navzájom prepletené)
☀Krok 5: Nakreslite ekvivalentnú schému zapojenia, aby ste určili, či sú elektrické spotrebiče zapojené do série alebo paralelne.
☀Krok 6: Použite princípy 7 a 8 v pôvodnom obvode na posúdenie, aký elektrický prúd a napätie meria ampérmeter a voltmeter.
☀Krok 7: Pridajte voltmeter a ampérmeter do ekvivalentnej schémy zapojenia a analyzujte vzťah medzi každým ampérmetrom a znázornením napätia. (Princíp siedmy)
03
Vybrané prednášky na klasických príkladoch
☀Príklad 1: V nasledujúcej schéme zapojenia je po zopnutí spínača S hodnota voltmetra V1 2,5 V a hodnota V2 1V. Ak je čítanie A2 0.2A, aké je čítanie A1? Nájdite napätie na oboch žiarovkách.
obrázok
Analýza: Krok 1: Premeňte spínač na drôt;
Krok 2: Premeňte ampérmeter na drôt;
Tretím krokom je odstránenie voltmetra.
Štvrtý krok (vynechaný)
Krok 5: Určite spôsob elektrického pripojenia
obrázok
Je zrejmé, že dve žiarovky sú v obvode zapojené do série.
Krok 6: Podľa princípu 4 vedzte, že voltmeter V2 je odpojený, takže cez A1 nepreteká žiadny prúd a údaj je nulový; podľa metódy sklzu je známe, že V1 je zapojený paralelne s napájacím zdrojom a meria sa napätie na oboch koncoch napájacieho zdroja. V2 a L2 sú zapojené paralelne a meria sa napätie na L2.
Krok 7: Ekvivalentná schéma zapojenia je nasledovná:
obrázok
Podľa ekvivalentnej schémy zapojenia je možné vidieť, že požadované I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
obrázok
☀Príklad 2: Ako je znázornené na obrázku, po zopnutí spínača s je vzťah medzi nasledujúcimi zobrazeniami napätia a vzťah medzi zobrazeniami prúdu ___.
obrázok
Analýza: prvý krok: prepnite spínač na drôt;
Krok 2: Premeňte ampérmeter na drôt;
Tretí krok: odstráňte voltmeter; štvrtý krok (vynechaný);
Krok 5: Určite režim pripojenia každého elektrického spotrebiča:
obrázok
Krok 6: Predmety merané ampérmetrom a voltmetrom posúďte podľa zásad 7 a 8 a metódy sklzu alebo metódy odstraňovania zdroja.
① Ak je v pôvodnom obvode odstránený voltmeter, zistíme, že ampérmetre A1 a A2 sú zapojené do série so žiarovkou, takže čísla aktuálneho zobrazenia sú rovnaké;
② Pomocou metódy sklzu možno posúdiť, že V1 meria napätie na oboch koncoch L1, V2 meria napätie na oboch koncoch napájacieho zdroja a V3 meria napätie na oboch koncoch L2.
Krok 7: Ekvivalentná schéma zapojenia je nasledovná:
obrázok
obrázok
☀Príklad 3: Po zatvorení spínača obvodu sú hodnoty v1, v2 a v3 8V, 9V a 4V, takže aké sú napätia na oboch koncoch L1, L2 a L3?
obrázok
Požadovaný pomer napätia je: U2=U1 plus U3 I1=I2
Riešenie: Podľa „desať princípov, sedem krokov“ je možné získať ekvivalentnú schému zapojenia obvodu takto:
obrázok
Z ekvivalentného diagramu možno získať nasledujúce rovnice:
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Riešenie: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
obrázok
☀Príklad 4: Ako je znázornené na obrázku, je známe, že dve žiarovky L1 a L2 sú zapojené do série, potom je správny úsudok medzi tromi ampérmetrami (ampérmeter alebo voltmeter) v ①, ② a ③ ( )
A. ① je ampérmeter, ② a ③ sú voltmetre;
B. ① a ③ sú voltmetre a ② je ampérmeter;
C. ① a ② sú ampérmetre a ③ je voltmeter;
D. ①② a ③ sú oba ampérmetre
obrázok
Analýza: Na túto otázku možno odpovedať metódou eliminácie. Vyplňte tabuľky pre odpoveď na A
Spomedzi troch pozícií je schéma zapojenia podľa „desať princípov, sedem krokov“ zjednodušená na:
obrázok
Očividne to nezodpovedá názvu.
Doplňte do obrázku tabuľky odpovede B, obvod možno zjednodušiť ako:
obrázok
Tento spôsob vyplnenia zodpovedá významu otázky.
Doplňte do obvodu tabuľky odpovede C, obvod L1 je odpojený a zjednodušená schéma zapojenia je rovnaká ako odpoveď A, čo nezodpovedá významu otázky. Doplňte tabuľky odpovedí na D na obrázku, napájací zdroj je skratovaný a cez dve žiarovky netečie prúd, čo nezodpovedá významu otázky. Vyberte teda odpoveď B.
