电路基础知识的应用 ──电路工作状态分析 河南省平顶山市卫东区田选学校 范俊奇 电路的基础知识包括,电路的组成,电路的状态,电路的连接关系等,是我们分析电路工作状态的基础。
只有能看懂电路,会正确判断电路的连接方式,才能进一步对电路进行分析和计算。 一、电路分析的基础知识 1.电路的组成 一个正确的电路应该有下列基本组成部分组成。
电源、用电器、开关和导线。电源起着把其他形式的能量转化为电能并提供电能的作用;导线起着连接电路元件和把电能输送给用电器的作用;开关控制电能的输送(电流的通断);用电器将电能转化为其他形式的能量。
如果一个电路缺少了这四个基本组成部分中的一部分,这个电路就不能工作或错误或存在危险(短路)。 2.电路的三种状态 (1)通路:接通的电路。
特征:电路中有电流而且用电器正常工作。(2)开路:断开的电路。
特征:电路中无电流,用电器不能工作。(3)短路:定义:电源两端或用电器两端直接用导线连接起来(电流不经过用电器)。
特征:电源短路,电路中有很大的电流,可能烧坏电源或烧坏导线的绝缘皮,很容易引起火灾。并联电路中,一旦一个支路发生短路,整个电路就短路了。
开路和通路是电路的常见状态,比如,电灯的亮和灭。而短路是错误的危险状态,是绝对应该避免的。
3.串联电路中的局部短路 在串联电路中,由于某种原因或实际需要,使电路中的某个用电器发生短路,而其它用电器仍然工作的电路。如图所示电路中,当开关S闭合时,L1发生短路,L2仍有电流通过,可以发光。
4.电路的连接方式 电路的串联和并联是初中阶段必须掌握的电学知识,是进行电路分析和计算的基础。 (1)电路连接方式的比较。
串 联 并 联 定 义 把元件首尾相连逐个顺次连接起来的电路 把元件首首尾尾并列的连接起来的电路 结构特征 电路中只有一条电流路径,没有分支。 电路中有分支(有分开的点和会合的点),电流路径至少有两条, 工作特征 各用电器相互影响,一处段开所有用电器都停止工作。
各支路中的用电器独立工作,互不影响。 开 关 作 用 控制整个电路 干路中的开关控制整个电路。
支路中的开关控制该支路。 电路图 实 例 装饰小彩灯、开关和用电器 家庭中各用电器、各盏路灯 (2)判断电路串联、并联的常用方法。
基于初中阶段的学习要求,仅介绍以下常用的判断方法,在实践中可选择适合自己的方法熟练掌握。 ①定义法:将用电器接线柱编号,电流流入端为“首”,电流流出端为“尾”。
观察各用电器,若“首→尾→首→尾”连接为串联;若“首→首”、“尾→尾”相连,为并联。 ②结构特征分析法:在有电路图或实物连接图的情况下,识别电路时,可沿着电流方向分析:电源正极→各用电器→电源负极。
若途中无节点(分叉点),电流沿着一条路径前进不分流,该电路中用电器是串联关系;若电路有节点,电流在某一处分开,在另一处又合在一起,这些用电器就是并联关系。 ③工作特征分析法:去掉任意一个用电器,若另一个用电器也不工作,则这两个用电器串联;若另一个用电器不受影响仍然工作,则这两个用电器为并联。
在看不到电路图或电路实物图情况下(如路灯、家庭电路),可根据用电器的工作特征判断连接情况。 二、应用举例 1.(09济宁)如图1所示电路中,当开关S1、S2均闭合后,说法正确的是( ) A.L1、L2都能发光 B.L1、L2都不能发光 C.Ll能发光,L2不能发光 D.Ll不能发光,L2能发光 分析:当S1断开,S2闭合时,L1、L2是并联连接关系;当S1闭合时,L1发生短路。
因为是并联电路,一处发生短路,整个电路就处于短路状态,所以,L1、L2都不能发光,B正确。 2.(09兰州)如图2所示,当开关S闭合时,两只小灯泡能同时发光的正确电路是( ) 分析:在四个电路中,在A电路中,两盏电灯串联,开关S与一盏电灯并联,当开关闭合时,与开关并联的电灯就发生局部短路,所以,开关闭合后,只有一盏灯亮。
B电路中,是开关串联在电路中的串联电路,开关闭合后,电路是通路,所以,两盏串联的电灯都会发光,B正确。C电路中,没有电源,是一个电路基本组成部分都不完全的错误的电路。
D电路中,两盏灯并联,S闭合时,两灯都会发光,但一盏灯没有开关控制,它是不符合电路基本连接要求的。 3.(09成都)如图所示是一把既能吹冷风,又能吹热风的电吹风的简化电路,图中A是吹风机,B是电热丝。
将插头插入插座,若只闭合开关S1,电吹风吹出的是____风;若将开关S1、S2都闭合,电吹风吹出的是____风。(填“热”或“冷”) 分析:该装置中,吹风机和发热丝是并联连接关系,S1是干路开关,它一闭合,吹风机就开始工作,吹出冷风;只有当S1、S2同时闭合时,电热丝才能和吹风机同时工作,吹出热风。
所以,答案是:冷、热。 进一步分析:既然吹风机和发热丝是并联连接关系,为什么不给它们各安装一个开关分别控制呢?因为,电热丝是不能单独工作的。
若单独工作,产生的热量不能及时散发出去,吹风机的内部温度会很高,会烧坏吹风机的外壳,甚至带来危险。所以,这样设计,就可以避免电热丝的单独工作,使电吹风机既可以吹。
网孔电流法,对于一个闭环来讲,绕这个环一圈电压和为零,就有I1R1+I2R2+。。。=0
结点电流法,对于一个结点来讲,有流入的电流就有流出的电流,即电流矢量和为零。
就有I1+I2+。。。。=0 回答者: coolday186 | 五级 | 2011-3-23 22:08
你说的是基尔霍定律吧?基尔霍夫定律分基尔霍夫电压定律(KCL)和基尔霍夫电流定律(KVL)两个,用他求电路中支路的电流的时候,要利用网孔结合KCL定律列电压方程,再利用结点结合KVL列电流方程,组成方程组求解
一个网孔就是一个回路,任瞬时在这个回路中先人为的规定一个绕行方向,回路中所有元件的端电压代数和为零(电压方向与绕行方向相同取正,反之取负),一个节点嘛,一般是指三叉及三叉以上的线路交点,任瞬时流入这个交点的电和流出这个交点的电流代数和为零,如是你规点流入电流为正,那么流出的就为负,节点也可以是一部分电路(假想用一个球面包住这部分电路成为一个节点) 回答者: sf133510 | 二级 | 2011-3-23 22:23
以假想网孔电流作变量列写和网孔个数相同的KVL方程, 联立求解求出网孔电流,进而通过网孔电流与支路电流的关系再求出支路电流,或者期望再求出其它电路变量,这就是网孔电流法。对于含有理想电流源,在不能将其转移成某个网孔电流时,可采取设其两端电压,来增加变量,进而增加方程。对于含有受控源的电路,其分析方法和步骤与只含独立源电路的分析完全相同,只是要将受控变量用待求的网孔电流变量表示作为辅助方程。此法优点:同一电路所需方程数目较支路电流法少,列写方程的规律易于掌握。缺点是不直观,有的网孔电流不能用电流表测试。
以独立节点的电位作为变量依KCL(连同欧姆定律)列写节点电位方程,求解出节点电位,进而求得各支路电流或欲求的其它电路变量,这就是节点电位法。此法优点是所需方程个数少于支路电流法,特别是节点少而支路多的电路用此法尤显方便,列写方程的规律易于掌握。 缺点是对于一般给出的电阻参数、电压源形式的电路求解方程工作量较大。
这个问题问我,你算是找对人了,其实,每个人都会问有这样的问题,我认为首先要对这类专业要爱好,目标要明确,自己心理上不要产生一种恐惧感,其次要加强课堂演示实验教学。演示实验是电子线路教学手段多元化的一个层面,演示可以把电子线路中一些难以看到的物理现象直观地表露出来,达到教学过程的快速、透明、高效。如基本放大器饱和、截止失真的演示,功率放大器交越失真的演示,调幅波调幅度的演示,整流滤波电流的演示等,这些演示都具有直观性、易操作性,从使用效果来看,既节省了课堂教学时间,又提高了教学效果。
第三课堂教学突出实用性。电子线路内容很多,对每章的基本概念,基本原理一定要听懂听透。对很多应用电路,则要想办法找出它的物理模型,即在家用电器、计算机、通讯等方面找到其应用之处,力求把它们融入课堂教学中,如听通频带,以VCD机为例,讲低音频,高音频放大量不够会出现什么现象;讲调频时,以收音机为例,讲调频台为什么比调幅台好听;讲存储器时,以计算机为例,讲内存容量大小对计算机的影响;讲幅度相位失真时,以电视为例,讲相位变化对图象的影响,这些现象,学生已亲身感受到,当老师用理论来解释它们时,我们听起来特别振奋,且听得懂记得牢,从另一个层面加深了对基本原理的理解。
总之,在“电子技术基础”课程教学中,本着提高素质,加强创新这一主观意识,我们进行了不懈的探索与改革,取得了较好的教学效果。通过教学改革,使学生把理论与实践,书本知识与实际操作最大限度地结合起来,培养了他们运用、驾驭知识的能力,调动了学生学习积极性,提高了他们分析问题解决问题能力,使素质教育迈上了一个新台阶,当然改革需要进一步深化,我们仍在努力探索。
学友观点1:《简单电路》主题单元教案与我们平常写的教案有很大不同。
教案设计的知识以科学课程为主,同时综合了信息技术和社会实践,对学生多重智能的开发是大有裨益的。主题教案与普通教案相比,相似之处在于都详细描述了学习目标、学习内容、学习活动和教学评价。
不同之处在于:(1)主题单元汇集了紧密联系的有共性的多个教学内容,内容涉及多门学科;(2)一般的,主题单元教案中会按照课程安排将教学内容划分成多个专题,每个专题再进一步细化,分别有专题的目标、内容、活动和评价;(3)主题单元教案的问题引导是分层次的,主题单元问题是关于全部教学内容的高层次问题,专题问题则是涉及具体学习内容的问题。学友观点2:《简单电路》主题单元教案的设计结构很完整详尽,基本的设计要素多很切合教学内容及学生的实际情况:教学目标主要是掌握连接简单电路的基本方法以及并联和串联电路的特点,相对于传统的教学,对于每一项都提出具体的情感、认知和态度各具体维度的说明;涉及内容主要包括电路的连接,导体与绝缘体和电从哪里来三部分,并且在相应的教学内容中具体地阐明所要学习的项目,利于学生和教师更好地开展教学;教学活动基本上以实践实验的形式开展,提供相关的实验器材和相关的支持环境,相对于以前的单纯地设计一些教学实验来说,更能够促进学生的主动参与性;教学评价上很具体清晰,相对与以前的定性反馈,具备可量化的评价要素的评价方案,更利于学生寻找自身的不足,巩固所学知识。
如何培养学生分析动态电路的能力
“电路和电路图”一课的教学,是学习电学的基础,是掌握电学知识的关键。搞好这个课题的教学,不仅为以后的学习辅平了道路,又为提高学生学习兴趣、培养观察实验能力,锻炼动手能力、培养分析问题和解决问题的能力奠定了基础。笔者体会到教学中如何创造条件引导学生把教材上的知识,转化为学生的真知,其施教关键在于使学生开窃。本人尝试如下:
一、初讲时严格要求,培养初步能力:
课堂45分钟,要运用多种教学手段,使学生明确电路的基本知识,知道电路组成的四大部件:电源、用电器、开关、导线。知道缺少任何一部分,电路都不会处于正常的工作状态,并明确各元件在电路中的作用;知道电路三种状态:通路、开路、短路,及短路引起的危害;记住常用电路元件规定符号,拿出实物请学生辩认元件,画出规定符号,再按教材p52图4-16甲连接一简单的电路,教师示范画出电路图。变换元件位置,请几个学生在黑板上,其余学生在本子上共同练习画图,教师巡视、指导、纠正错误。最后小结画电路图应注意的问题:元件位置要安排适当,分布要均匀,元件不要画在拐角处;整个电路图最好呈长方形,有棱有角,导线横平竖直;导线与元件间及拐角处不要留空隙等。严格要求学生掌握好画简单电路图的方法,培养初步动手能力。
二、后续扩展不间断:
电路和电路图的教学,仅靠一节课远远不够,那样只能触及皮毛,不能转化学生的真知,需靠后续课程的知识讲解不断加深、扩展,方能逐步完善。在讲第六课、第七课串联电路和并联电路及实验时,既要教好各课应掌握的知识点,又要注意应用上节知识,继续巩固完善电路和电路图知识,除画好串、并联电路图外,还要求学生按电流路径,把元件连接起来,据电流路径识图、画图,据图连实物,据实物画电路图。突破读、认、画图难点。之后,可适当加一节习题课,加深明确以下各点:
1.得到持续电流的条件:
①必须有电源。
②电路必须是通路。
2.串联和并联电路的特点及电路图的规范画法,如图1。
图中开关作用是接通或断开电路,一般总是与被控电路串联;连线中开关总是断开;并联电路中干路开关控制所有支路的电灯。
三、接触实际、联系生活,设置物理情景,激发学习兴趣。
1.习题课上还应指出实际中常见(或接触到的)电路图,复杂多变。如要辨清图2电路中l1和l2的串、并联关系,可将元件编号,对流入流出点注上字母,重新排布改画成易看易懂的规范图形,即用等效研究思路,画出等效电路图3。
2.教师设疑,启发思维,按图4的等效电路图5连接电路,让学生观察两灯均发光现象;再将开关s2并联在l2两端。请学生讨论将s1、s2都闭合,将会如何?再演示二开关闭合。观察,学生惊诧不已,“为什么”油然而生,问声不断,激起学生的直接情趣,这时要不失时机地转向间接情趣,即引起认识事物内部规律的情趣,使兴趣不断深化。可以以水流类比法讲旁路电流,指明l2用电器被短路,无电流流过,所以灯不亮,使学生心服口服,知识更上一层。还可趁热打铁,强化电流短路问题及其引起的危害。再做如下练习进行巩固,使学生逐渐开窃,效果甚佳。
练习:如图6,s为转柄开关。当s接1时,电灯______亮,当s接2时,电灯______亮,电灯l1、l2是______联;当接3时,电灯______亮,电灯l2l3是______联。
四、用于实际,提高学生能力:
教材p57“想想议议”是将所学知识初步运用于实际的一个具体问题。布置学生考虑后,引导学生为学校的前后门设计一个同样要求的电路,既现实又有趣,进行模拟后,学生倍感亲切、实际。之后,再讨论下题,使学生能力进一步提高。
题目:给你一个电源,一个电键和二只灯泡,试画出只用一个电键控制二灯的电路,而且电路必须是并联的。如按你设计的电路去连接,至少用几根导线?
请学生在黑板画出设计电路后,教师帮助学生纠正“电路图上有一条直线段,就对应数一根导线”的认识是错误的。强调“至少”二字后,以不同彩色粉笔代表每根导线,教会学生从电路图上数导线根数的方法,使学生掌握知识再次深化。
实践证明,每讲一个知识点后,仍需注意在后续课程中不断应用、加深、扩展、完善。教师的施教之功,贵在引导,妙在开窍。
物理电学知识总结 一, 电路 电流的形成:电荷的定向移动形成电流.(任何电荷的定向移动都会形成电流). 电流的方向:从电源正极流向负极. 电源:能提供持续电流(或电压)的装置. 电源是把其他形式的能转化为电能.如干电池是把化学能转化为电能.发电机则由机械能转化为电能. 有持续电流的条件:必须有电源和电路闭合. 导体:容易导电的物体叫导体.如:金属,人体,大地,盐水溶液等. 绝缘体:不容易导电的物体叫绝缘体.如:玻璃,陶瓷,塑料,油,纯水等. 电路组成:由电源,导线,开关和用电器组成. 路有三种状态:(1)通路:接通的电路叫通路;(2)开路:断开的电路叫开路;(3)短路:直接把导线接在电源两极上的电路叫短路. 电路图:用符号表示电路连接的图叫电路图. 串联:把元件逐个顺序连接起来,叫串联.(任意处断开,电流都会消失) 并联:把元件并列地连接起来,叫并联.(各个支路是互不影响的) 二, 电流 国际单位:安培(A);常用:毫安(mA),微安( A),1安培=103毫安=106微安. 测量电流的仪表是:电流表,它的使用规则是:①电流表要串联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电流不要超过电流表的量程;④绝对不允许不经过用电器而把电流表连到电源的两极上. 实验室中常用的电流表有两个量程:①0~0.6安,每小格表示的电流值是0.02安;②0~3安,每小格表示的电流值是0.1安. 三, 电压 电压(U):电压是使电路中形成电流的原因,电源是提供电压的装置. 国际单位:伏特(V);常用:千伏(KV),毫伏(mV).1千伏=103伏=106毫伏. 测量电压的仪表是:电压表,使用规则:①电压表要并联在电路中;②电流要从"+"接线柱入,从"-"接线柱出;③被测电压不要超过电压表的量程; 实验室常用电压表有两个量程:①0~3伏,每小格表示的电压值是0.1伏; ②0~15伏,每小格表示的电压值是0.5伏. 熟记的电压值:①1节干电池的电压1.5伏;②1节铅蓄电池电压是2伏;③家庭照明电压为220伏;④安全电压是:不高于36伏;⑤工业电压380伏. 四, 电阻 电阻(R):表示导体对电流的阻碍作用.(导体如果对电流的阻碍作用越大,那么电阻就越大,而通过导体的电流就越小). 国际单位:欧姆(Ω);常用:兆欧(MΩ),千欧(KΩ);1兆欧=103千欧; 1千欧=103欧. 决定电阻大小的因素:材料,长度,横截面积和温度(R与它的U和I无关). 滑动变阻器: 原理:改变电阻线在电路中的长度来改变电阻的. 作用:通过改变接入电路中的电阻来改变电路中的电流和电压. 铭牌:如一个滑动变阻器标有"50Ω2A"表示的意义是:最大阻值是50Ω,允许通过的最大电流是2A. 正确使用:a,应串联在电路中使用;b,接线要"一上一下";c,通电前应把阻值调至最大的地方. 五, 欧姆定律 欧姆定律:导体中的电流,跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比. 公式: 式中单位:I→安(A);U→伏(V);R→欧(Ω). 公式的理解:①公式中的I,U和R必须是在同一段电路中;②I,U和R中已知任意的两个量就可求另一个量;③计算时单位要统一. 欧姆定律的应用: ①同一电阻的阻值不变,与电流和电压无关,其电流随电压增大而增大.(R=U/I) ②当电压不变时,电阻越大,则通过的电流就越小.(I=U/R) ③当电流一定时,电阻越大,则电阻两端的电压就越大.(U=IR) 电阻的串联有以下几个特点:(指R1,R2串联,串得越多,电阻越大) ①电流:I=I1=I2(串联电路中各处的电流相等) ②电压:U=U1+U2(总电压等于各处电压之和) ③ 电阻:R=R1+R2(总电阻等于各电阻之和)如果n个等值电阻串联,则有R总=nR ④ 分压作用:=;计算U1,U2,可用:; ⑤ 比例关系:电流:I1:I2=1:1 (Q是热量) 电阻的并联有以下几个特点:(指R1,R2并联,并得越多,电阻越小) ①电流:I=I1+I2(干路电流等于各支路电流之和) ②电压:U=U1=U2(干路电压等于各支路电压) ③电阻:(总电阻的倒数等于各电阻的倒数和)如果n个等值电阻并联,则有R总=R ⑤比例关系:电压:U1:U2=1:1 ,(Q是热量) 六, 电功和电功率 1. 电功(W):电能转化成其他形式能的多少叫电功, 2.功的国际单位:焦耳.常用:度(千瓦时),1度=1千瓦时=3.6 106焦耳. 3.测量电功的工具:电能表 4.电功公式:W=Pt=UIt(式中单位W→焦(J);U→伏(V);I→安(A);t→秒). 利用W=UIt计算时注意:①式中的W.U.I和t是在同一段电路;②计算时单位要统一;③已知任意的三个量都可以求出第四个量.还有公式:=I2Rt 电功率(P):表示电流做功的快慢.国际单位:瓦特(W);常用:千瓦 公式:式中单位P→瓦(w);W→焦;t→秒;U→伏(V),I→安(A) 利用计算时单位要统一,①如果W用焦,t用秒,则P的单位是瓦;②如果W用千瓦时,t用小时,则P的单位是千瓦. 10.计算电功率还可用右公式:P=I2R和P=U2/R 11.额定电压(U0):用电器正常工作的电压.另有:额定电流 12.额定功率(P0):用电器在额定电压下的功率. 13.实际电压(U):实际加在用电器两端的电压.另有:实际电流 14.实际功率(P):用电器在实际电压下的功率. 当U >U0时,则P >。
原发布者:zhanghefangha
第1章电路的基础知识1.1电路和电路模型1.2电路中的主要物理量1.3电路的基本元件1.4基尔霍夫定律1.5基尔霍夫定律1.6简单电阻电路的分析方法第1章电路的基础知识本章要求:本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义;1.理解电压与电流参考方向的意义;理解电压与电流参考方向的意义2.理解电路的基本定律并能正确应用;理解电路的基本定律并能正确应用;3.了解电路的有载工作、开路与短路状态,了解电路的有载工作、开路与短路状态,理解电功率和额定值的意义;理解电功率和额定值的意义;4.会计算电路中各点的电位。会计算电路中各点的电位。1.1电路和电路模型电路是电流的通路,电路是电流的通路,是为了某种需要由电工设备或电路元件按一定方式组合而成。或电路元件按一定方式组合而成。1.电路的作用(1)实现电能的传输、分配与转换实现电能的传输、发电机升压变压器输电线降压变压器电灯电动机电炉。(2)实现信号的传递与处理(2)实现信号的传递与处理话筒扬声器放大器2.电路的组成部分电路的组成部分电源:电源提供电能的装置升压变压器输电线负载:负载取用电能的装置电灯电动机电炉。发电机降压变压器中间环节:传递、中间环节:传递、分配和控制电能的作用2.电路的组成部分2.电路的电路的组成部分信号源:信号源提供信息信号处理:信号处理:放大、调谐、放大、调谐、检波等话
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