Principios básicos de simplificación de circuitos.
Los circuitos complejos en la electricidad física de la escuela secundaria se pueden simplificar mediante los siguientes principios:
☀Primero: ignorando la resistencia del cable, se supone que el cable R es ≈0. El voltaje a través del cable con el flujo de corriente es cero, y el voltaje a través del interruptor se puede medir cuando está abierto (sin otros puntos de interrupción en el circuito).
☀Segundo: cuando el interruptor está cerrado, es equivalente a un cable; cuando el interruptor está abierto, es equivalente a un circuito abierto, que se puede quitar de los dos nodos del circuito. Cuando el interruptor está cerrado y la corriente fluye, el voltaje a través del interruptor es cero y el voltaje a través del interruptor se puede medir cuando está abierto (no hay otros puntos de interrupción en el circuito).
☀Tercero: La resistencia interna del amperímetro es muy pequeña. Al analizar el modo de conexión del circuito, el lugar con el amperímetro puede considerarse como un cable.
☀Cuarto: La resistencia interna del voltímetro es muy grande. Al analizar el modo de conexión del circuito, el lugar con el voltímetro puede considerarse como un circuito abierto y eliminarse de los dos nodos del circuito.
☀Quinto: Cortocircuito del aparato eléctrico (resistencia): Cuando el aparato eléctrico (resistencia) y el cable (interruptor, amperímetro) están conectados en paralelo, no pasa corriente a través del aparato eléctrico (como se muestra en la siguiente figura) , y el aparato eléctrico se puede quitar de los dos nodos del circuito (quitar).
☀Sexto: El segmento Pa del reóstato deslizante está cortocircuitado por el alambre (varilla metálica) y no funciona. Después de quitar el segmento Pa, la figura a de abajo se convierte en la figura b.
☀Séptimo: analice la relación entre la corriente total, el voltaje total y la corriente dividida y el voltaje dividido de acuerdo con las leyes de corriente y voltaje de los circuitos en serie y paralelo "voltaje dividido en serie, corriente conectada en paralelo".
☀Octavo: Si el amperímetro está conectado en serie con algún electrodoméstico, mida la corriente de ese electrodoméstico, y si el voltímetro está conectado en paralelo con algún electrodoméstico, mida el voltaje de ese electrodoméstico. El voltaje medido por el voltímetro se puede juzgar por el método de deslizamiento y el método de fuente.
☀Noveno: En principio, se requiere que el voltímetro esté conectado en paralelo en el circuito. Al medir el voltaje de la fuente de alimentación por separado, se puede conectar directamente a ambos extremos de la fuente de alimentación.
En general, si el voltímetro está conectado en serie en el circuito, el voltaje medido es el voltaje a través de la fuente de alimentación (consulte las notas para obtener más detalles). Si el amperímetro está conectado directamente a ambos extremos de la fuente de alimentación, se quemará y la fuente de alimentación se cortocircuitará, lo que quemará la fuente de alimentación.
☀Décimo: Si no hay aparatos eléctricos (excepto interruptores y amperímetros) en el cable (entre nodos), cada punto del cable se puede considerar como un punto, que se puede combinar, separar, aumentar o disminuir arbitrariamente. (Este método también se llama método de nodo) Por ejemplo:
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Pasos de simplificación de circuitos
☀Paso 1: retire el interruptor desconectado de acuerdo con los requisitos del tema y convierta el interruptor cerrado en un cable.
☀Paso 2: Convierte el amperímetro en un cable (también se puede guardar según sea el caso).
☀Paso 3: Retire el voltímetro.
☀Paso 4: Combinar (o transponer) los nodos en el cable. (Este paso se utiliza cuando hay muchos aparatos eléctricos en el circuito y se enredan entre sí)
☀Paso 5: Dibuje un diagrama de circuito equivalente para determinar si los aparatos eléctricos están conectados en serie o en paralelo.
☀Paso 6: Use los principios 7 y 8 en el circuito original para juzgar qué corriente eléctrica y voltaje miden el amperímetro y el voltímetro.
☀Paso 7: agregue el voltímetro y el amperímetro al diagrama del circuito equivalente y analice la relación entre cada amperímetro y la representación del voltaje. (Principio Siete)
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Conferencias seleccionadas sobre ejemplos clásicos
☀Ejemplo 1: En el siguiente diagrama de circuito, después de cerrar el interruptor S, la lectura del voltímetro V1 es 2,5 V y la lectura de V2 es 1 V. Si la lectura de A2 es 0.2A, ¿cuál es la lectura de A1? Encuentre el voltaje a través de las dos bombillas.
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Análisis: Paso 1: Convierta el interruptor en un cable;
Paso 2: Convierte el amperímetro en un cable;
El tercer paso es quitar el voltímetro.
El cuarto paso (omitido)
Paso 5: Determine el método de conexión eléctrica
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Obviamente, las dos bombillas están conectadas en serie en el circuito.
Paso 6: De acuerdo con el principio 4, sepa que el voltímetro V2 está desconectado, por lo que no fluye corriente a través de A1 y la lectura es cero; de acuerdo con el método de deslizamiento, se sabe que V1 está conectado en paralelo con la fuente de alimentación y mide el voltaje en ambos extremos de la fuente de alimentación. V2 y L2 están conectados en paralelo y se mide el voltaje a través de L2.
Paso 7: El diagrama del circuito equivalente es el siguiente:
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De acuerdo con el diagrama de circuito equivalente, se puede ver que el I1=I2=0.2A requerido
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
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☀Ejemplo 2: Como se muestra en la figura, después de cerrar el interruptor s, la relación entre las siguientes representaciones de voltaje es y la relación entre las representaciones de corriente es ___.
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Análisis: el primer paso: convertir el interruptor en un cable;
Paso 2: Convierte el amperímetro en un cable;
El tercer paso: quitar el voltímetro; el cuarto paso (omitido);
Paso 5: Determine el modo de conexión de cada aparato eléctrico:
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Paso 6: Juzgue los objetos medidos por el amperímetro y el voltímetro de acuerdo con los principios 7 y 8 y el método de deslizamiento o método de eliminación de fuente.
① En el circuito original, si se quita el voltímetro, se puede encontrar que los amperímetros A1 y A2 están conectados en serie con la bombilla, por lo que los números de representación actuales son iguales;
② Utilizando el método de deslizamiento, se puede determinar que V1 mide el voltaje en ambos extremos de L1, V2 mide el voltaje en ambos extremos de la fuente de alimentación y V3 mide el voltaje en ambos extremos de L2.
Paso 7: El diagrama del circuito equivalente es el siguiente:
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☀Ejemplo 3: Después de cerrar el interruptor del circuito, las lecturas de v1, v2 y v3 son 8 V, 9 V y 4 V respectivamente, ¿cuáles son los voltajes en ambos extremos de L1, L2 y L3?
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La relación de voltaje requerida es: U2=U1 más U3 I1=I2
Solución: De acuerdo con "Diez principios, siete pasos", el diagrama de circuito equivalente del circuito se puede obtener de la siguiente manera:
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A partir del diagrama equivalente, se pueden obtener las siguientes ecuaciones:
UL1 más UL2=8V
UL2 más UL3=9V
UL3=4V
Solución: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
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☀Ejemplo 4: Como se muestra en la figura, se sabe que las dos bombillas L1 y L2 están conectadas en serie, entonces el juicio correcto entre los tres amperímetros (amperímetro o voltímetro) en ①, ② y ③ es ( )
A. ① es un amperímetro, ② y ③ son voltímetros;
B. ① y ③ son voltímetros y ② es un amperímetro;
C. ① y ② son amperímetros y ③ es un voltímetro;
D. ①② y ③ son ambos amperímetros
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Análisis: Esta pregunta puede ser respondida por el método de eliminación. Complete las tablas para la respuesta a A
Entre las tres posiciones, de acuerdo con los "diez principios, siete pasos", el diagrama del circuito se simplifica a:
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Obviamente, no se ajusta al título.
Complete las tablas de la respuesta B en la figura, el circuito se puede simplificar como:
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Este método de llenado se ajusta al significado de la pregunta.
Complete las tablas de la respuesta C en el circuito, el circuito L1 está desconectado y el diagrama del circuito simplificado es el mismo que el de la respuesta A, que no cumple con el significado de la pregunta. Complete las tablas de las respuestas a D en la figura, la fuente de alimentación está en cortocircuito y no fluye corriente a través de las dos bombillas, lo que no cumple con el significado de la pregunta. Entonces elige la respuesta B.
