Grundprinzipien der Schaltungsvereinfachung
Die komplexen Schaltkreise in der physikalischen Elektrizität der Mittelstufe können durch die folgenden Prinzipien vereinfacht werden:
☀Erstens: Ohne Berücksichtigung des Drahtwiderstands wird angenommen, dass der R-Draht ≈0 ist. Die Spannung am Kabel ist bei fließendem Strom Null und die Spannung am Schalter kann gemessen werden, wenn dieser geöffnet ist (keine anderen Unterbrechungspunkte im Stromkreis).
☀Zweitens: Wenn der Schalter geschlossen ist, entspricht er einem Draht; Wenn der Schalter geöffnet ist, entspricht dies einem offenen Stromkreis, der von den beiden Knoten des Stromkreises entfernt werden kann. Wenn der Schalter geschlossen ist und Strom fließt, ist die Spannung am Schalter Null und die Spannung am Schalter kann gemessen werden, wenn er geöffnet ist (es gibt keine anderen Unterbrechungspunkte im Stromkreis).
☀Drittens: Der Innenwiderstand des Amperemeters ist sehr klein. Bei der Analyse der Verbindungsart des Stromkreises kann die Stelle mit dem Amperemeter als Draht betrachtet werden.
☀Viertens: Der Innenwiderstand des Voltmeters ist sehr groß. Bei der Analyse des Verbindungsmodus des Stromkreises kann die Stelle mit dem Voltmeter als offener Stromkreis betrachtet und von den beiden Knoten des Stromkreises entfernt werden.
☀Fünftens: Kurzschluss des Elektrogeräts (Widerstand): Wenn das Elektrogerät (Widerstand) und das Kabel (Schalter, Amperemeter) parallel geschaltet sind, fließt kein Strom durch das Elektrogerät (wie in der Abbildung unten gezeigt). , und das Elektrogerät kann von den beiden Knoten des Stromkreises entfernt werden ( entfernen).
☀Sechstens: Das Segment Pa des Schieberheostaten ist durch den Draht (Metallstab) kurzgeschlossen und funktioniert nicht. Nach dem Entfernen des Segments Pa wird die Abbildung a unten zur Abbildung b.
☀Siebtens: Analysieren Sie die Beziehung zwischen Gesamtstrom, Gesamtspannung und geteiltem Strom und geteilter Spannung gemäß den Strom- und Spannungsgesetzen von Reihen- und Parallelschaltungen „in Reihe geteilte Spannung, parallel geschalteter Strom“.
☀Achtens: Wenn das Amperemeter mit einem Elektrogerät in Reihe geschaltet ist, messen Sie den Strom dieses Elektrogeräts, und wenn das Voltmeter mit einem Elektrogerät parallel geschaltet ist, messen Sie die Spannung dieses Elektrogeräts. Die vom Voltmeter gemessene Spannung kann mit der Schlupfmethode und der Quellenmethode beurteilt werden.
☀Neuntens: Grundsätzlich muss das Voltmeter im Stromkreis parallel geschaltet werden. Bei separater Messung der Versorgungsspannung kann diese direkt an beide Enden des Netzteils angeschlossen werden.
Wenn das Voltmeter im Stromkreis in Reihe geschaltet ist, ist die gemessene Spannung im Allgemeinen die Spannung an der Stromversorgung (Einzelheiten finden Sie in den Hinweisen). Wenn das Amperemeter direkt an beide Enden des Netzteils angeschlossen ist, brennt es durch und das Netzteil wird kurzgeschlossen, wodurch das Netzteil durchbrennt.
☀Zehntens: Wenn sich auf dem Kabel (zwischen den Knoten) keine Elektrogeräte (außer Schalter und Amperemeter) befinden, kann jeder Punkt auf dem Kabel als ein Punkt betrachtet werden, der beliebig kombiniert, getrennt, vergrößert oder verkleinert werden kann. (Diese Methode wird auch Knotenmethode genannt) Zum Beispiel:
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Schritte zur Schaltungsvereinfachung
☀Schritt 1: Entfernen Sie den getrennten Schalter entsprechend den Anforderungen des Themas und verwandeln Sie den geschlossenen Schalter in einen Draht.
☀Schritt 2: Verwandeln Sie das Amperemeter in einen Draht (es kann auch so bleiben, wie es der Fall ist).
☀Schritt 3: Entfernen Sie das Voltmeter.
☀Schritt 4: Führen Sie die Knoten auf dem Draht zusammen (oder vertauschen Sie sie). (Dieser Schritt wird verwendet, wenn sich viele Elektrogeräte im Stromkreis befinden und diese miteinander verwickelt sind.)
☀Schritt 5: Zeichnen Sie ein Ersatzschaltbild, um festzustellen, ob die Elektrogeräte in Reihe oder parallel geschaltet sind.
☀Schritt 6: Verwenden Sie die Prinzipien 7 und 8 in der ursprünglichen Schaltung, um zu beurteilen, welchen elektrischen Strom und welche Spannung das Amperemeter und das Voltmeter messen.
☀Schritt 7: Fügen Sie das Voltmeter und das Amperemeter zum Ersatzschaltbild hinzu und analysieren Sie die Beziehung zwischen jedem Amperemeter und der Spannungsdarstellung. (Prinzip Sieben)
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Ausgewählte Vorträge zu klassischen Beispielen
☀Beispiel 1: Im folgenden Schaltplan beträgt der Messwert des Voltmeters V1 nach dem Schließen des Schalters S 2,5 V und der Messwert von V2 1 V. Wenn der Wert von A2 0.2A ist, wie lautet dann der Wert von A1? Finden Sie die Spannung zwischen den beiden Glühbirnen.
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Analyse: Schritt 1: Verwandeln Sie den Schalter in einen Draht;
Schritt 2: Verwandeln Sie das Amperemeter in einen Draht.
Der dritte Schritt besteht darin, das Voltmeter zu entfernen.
Der vierte Schritt (weggelassen)
Schritt 5: Bestimmen Sie die elektrische Anschlussmethode
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Offensichtlich sind die beiden Glühbirnen im Stromkreis in Reihe geschaltet.
Schritt 6: Beachten Sie gemäß Prinzip 4, dass das Voltmeter V2 nicht angeschlossen ist, sodass kein Strom durch A1 fließt und der Messwert Null ist. Gemäß der Schlupfmethode ist bekannt, dass V1 parallel zur Stromversorgung angeschlossen ist und die Spannung an beiden Enden der Stromversorgung gemessen wird. V2 und L2 sind parallel geschaltet und die Spannung an L2 wird gemessen.
Schritt 7: Das Ersatzschaltbild sieht wie folgt aus:
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Anhand des Ersatzschaltbildes ist ersichtlich, dass die benötigte I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
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☀Beispiel 2: Wie in der Abbildung gezeigt, ist nach dem Schließen des Schalters s die Beziehung zwischen den folgenden Spannungsdarstellungen und die Beziehung zwischen den Stromdarstellungen ist ___.
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Analyse: Der erste Schritt: Den Schalter in einen Draht verwandeln;
Schritt 2: Verwandeln Sie das Amperemeter in einen Draht.
Der dritte Schritt: Entfernen Sie das Voltmeter; der vierte Schritt (weggelassen);
Schritt 5: Bestimmen Sie den Anschlussmodus jedes Elektrogeräts:
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Schritt 6: Beurteilen Sie die mit dem Amperemeter und Voltmeter gemessenen Objekte gemäß den Grundsätzen 7 und 8 und der Schlupfmethode oder Quellenentfernungsmethode.
① Wenn in der ursprünglichen Schaltung das Voltmeter entfernt wird, kann festgestellt werden, dass die Amperemeter A1 und A2 in Reihe mit der Glühbirne geschaltet sind, sodass die aktuellen Darstellungszahlen gleich sind.
② Mithilfe der Schlupfmethode kann beurteilt werden, dass V1 die Spannung an beiden Enden von L1 misst, V2 die Spannung an beiden Enden der Stromversorgung misst und V3 die Spannung an beiden Enden von L2 misst.
Schritt 7: Das Ersatzschaltbild sieht wie folgt aus:
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☀Beispiel 3: Nachdem der Stromkreisschalter geschlossen wurde, betragen die Messwerte von v1, v2 und v3 8 V, 9 V bzw. 4 V. Wie hoch sind also die Spannungen an beiden Enden von L1, L2 und L3?
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Die erforderliche Spannungsbeziehung ist: U2=U1 plus U3 I1=I2
Lösung: Nach „Zehn Prinzipien, sieben Schritte“ lässt sich das Ersatzschaltbild der Schaltung wie folgt erhalten:
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Aus dem Ersatzdiagramm können die folgenden Gleichungen erhalten werden:
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Lösung: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
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☀Beispiel 4: Wie in der Abbildung gezeigt, ist bekannt, dass die beiden Glühbirnen L1 und L2 in Reihe geschaltet sind, dann ist die korrekte Beurteilung unter den drei Amperemetern (Amperemeter oder Voltmeter) in ①, ② und ③ ( )
A. ① ist ein Amperemeter, ② und ③ sind Voltmeter;
B. ① und ③ sind Voltmeter und ② ist ein Amperemeter;
C. ① und ② sind Amperemeter und ③ ist ein Voltmeter;
D. ①② und ③ sind beide Amperemeter
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Analyse: Diese Frage kann mit der Eliminierungsmethode beantwortet werden. Füllen Sie die Tabellen für die Antwort zu A aus
Unter den drei Positionen wird der Schaltplan gemäß den „Zehn Prinzipien, sieben Schritten“ wie folgt vereinfacht:
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Offensichtlich passt es nicht zum Titel.
Tragen Sie die Tabellen der Antwort B in die Abbildung ein. Die Schaltung kann wie folgt vereinfacht werden:
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Diese Füllmethode entspricht der Bedeutung der Frage.
Füllen Sie die Tabelle mit Antwort C in den Stromkreis aus, Stromkreis L1 ist nicht angeschlossen und der vereinfachte Schaltplan ist derselbe wie Antwort A, was nicht der Bedeutung der Frage entspricht. Füllen Sie die Tabellen mit den Antworten zu D in der Abbildung aus, die Stromversorgung ist kurzgeschlossen und es fließt kein Strom durch die beiden Glühbirnen, was nicht der Bedeutung der Frage entspricht. Wählen Sie also Antwort B.
