李晗
用專業(yè)符號(hào)表示各電學(xué)元件連接方式的圖叫電路圖,又稱“電路原理圖”,它是一種理想化的物理模型,因?yàn)殡娐穲D能直觀形象地反映元件之間的連接方式及電路的工作原理,為分析、判斷和設(shè)計(jì)電路提供依據(jù)和支撐,所以幾乎每道電學(xué)題的求解都離不開(kāi)電路圖,“玩不轉(zhuǎn)”電路圖就找不到解題的思路和突破口.為此,我們安排3節(jié)內(nèi)容來(lái)“破解”電路圖問(wèn)題.
第1節(jié) 串、并聯(lián)電路的識(shí)別
重點(diǎn)考點(diǎn)
電路基本的連接方式有串聯(lián)和并聯(lián)兩種,能快速正確識(shí)別電路元件的串、并聯(lián)關(guān)系是本節(jié)的重點(diǎn).
串聯(lián)電路的特點(diǎn):(1)電流只有一個(gè)回路.(2)一個(gè)用電器不工作,其他用電器都不能工作(用電器工作互相影響).(3)開(kāi)關(guān)可以控制所有用電器(與開(kāi)關(guān)的位置無(wú)關(guān)).
并聯(lián)電路的特點(diǎn):(1)電流有兩個(gè)或兩個(gè)以上的回路.(2)用電器工作互不影響.(3)干路開(kāi)關(guān)控制所有用電器,支路開(kāi)關(guān)只控制該支路用電器.
中考常見(jiàn)題型
中考常以同學(xué)們熟知的生活情景為切入點(diǎn)考查對(duì)電路的識(shí)別能力.常考題型有三類:一是根據(jù)表現(xiàn)出的客觀現(xiàn)象,判斷現(xiàn)象背后所包含的電路連接情況,題目中一般沒(méi)有電路圖:二是根據(jù)實(shí)際情況或題目要求選出合適的電路,一般會(huì)給出四個(gè)電路圖供選擇;三是給出含有多個(gè)開(kāi)關(guān)的電路圖,當(dāng)開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài)時(shí),要求判斷是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路,通常里邊包含有短路的判斷,
例1小山為了探究某電動(dòng)玩具車內(nèi)部電動(dòng)機(jī)與指示燈的連接方式.他將這輛玩具車的電池取下,保持開(kāi)關(guān)閉合,轉(zhuǎn)動(dòng)車輪,車上的指示燈還能發(fā)光.進(jìn)一步探究發(fā)現(xiàn),玩具車內(nèi)部電路是由電源、開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)、指示燈各一個(gè)組成的,則該玩具車內(nèi)部電路中電動(dòng)機(jī)與指示燈().
A.一定串聯(lián)
B.一定并聯(lián)
C.串聯(lián)、并聯(lián)都行
D.需再斷開(kāi)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)車輪,觀察指示燈是否發(fā)光才能判斷
思路分析:取下電池,保持并關(guān)閉合,轉(zhuǎn)動(dòng)車輪,車輪能帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),此時(shí)的電動(dòng)機(jī)充當(dāng)了發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)車輪時(shí)車上的指示燈還能發(fā)光,說(shuō)明此時(shí)電動(dòng)機(jī)、指示燈構(gòu)成了閉合回路,也就是說(shuō)原電路中電動(dòng)機(jī)與指示燈是并聯(lián)的,選B.
小結(jié):判斷實(shí)際生活中電路連接的題目,可以根據(jù)“每個(gè)用電器能否單獨(dú)工作”這種生活現(xiàn)象進(jìn)行判斷:能單獨(dú)工作,則為并聯(lián);不能單獨(dú)工作,則為串聯(lián).
第2節(jié) 電路圖的設(shè)計(jì)
重點(diǎn)考點(diǎn)
能根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)出合理的電路并畫(huà)出電路圖是本節(jié)的難點(diǎn),也是考查同學(xué)們創(chuàng)新能力的一個(gè)重要途徑,考查的重點(diǎn)內(nèi)容是測(cè)量電阻和測(cè)量電功率的電路設(shè)計(jì).
中考常見(jiàn)題型
常見(jiàn)題型有兩類:一是電路圖中只留下一根或兩根線讓我們連接成符合要求的電路,二是根據(jù)題目要求設(shè)計(jì)出合理的電路.中考拔高部分常以“單表”測(cè)電阻或額定功率為切入口,考查同學(xué)們的創(chuàng)新能力.
測(cè)電阻或電功率的電路設(shè)計(jì)思想是:根據(jù)公式R= U/I和P=UI可知,用電流表測(cè)出通
過(guò)用電器的電流,用電壓表測(cè)出用電器兩端的電壓,很容易算出用電器的電阻值和實(shí)際消耗的電功率,但當(dāng)“兩表缺一”時(shí),就要設(shè)法用題目所給器材“替代”另一個(gè)電表的作用,一般需要設(shè)計(jì)出電路并根據(jù)電路圖計(jì)算出另一個(gè)量來(lái)解決問(wèn)題,這部分知識(shí)綜合性強(qiáng),主要考查同學(xué)們的創(chuàng)新能力,容易出錯(cuò),現(xiàn)將常見(jiàn)的“替代”方法歸納如下.
1.單表測(cè)電阻Rx的常見(jiàn)電路如表l所示.已知滑動(dòng)變阻器的最大阻值和定值電阻的阻值均為R0.
2.單表測(cè)額定功率P額的常見(jiàn)電路如表2所示.已知燈泡的額定電壓為U額,定值電阻的阻值為R0,電源電壓一定但未知,
第3節(jié) 動(dòng)態(tài)電路
重點(diǎn)考點(diǎn)
動(dòng)態(tài)電路可分三類:一是電路中有滑動(dòng)變阻器,通過(guò)滑片的移動(dòng),使電路中的電流和各用電器兩端的電壓發(fā)生變化;二是電路中有多個(gè)開(kāi)關(guān),通過(guò)不同開(kāi)關(guān)的通斷,使電路的連接方式發(fā)生變化,進(jìn)而使電路中的電流和各用電器兩端的電壓發(fā)生變化;三是由敏感電阻引起的電路中各物理量的變化,這類題目涉及電路連接情況的分析,電表位置的確定,歐姆定律的應(yīng)用,串聯(lián)和并聯(lián)電路中電流、電壓的分配規(guī)律等眾多知識(shí)點(diǎn),邏輯性、綜合性強(qiáng).
中考常見(jiàn)題型
題目常聯(lián)系生活實(shí)際,以尾氣檢測(cè),溫度、風(fēng)速監(jiān)控,身高測(cè)量等為背景,考查同學(xué)們對(duì)該部分知識(shí)的掌握情況,在中考題中常以選擇題的形式出現(xiàn).
例2 圖1所示是童童設(shè)計(jì)的壓力傳感器的原理圖,其中彈簧上端和滑動(dòng)變阻器的滑片P固定在一起,AB間有可收縮的導(dǎo)線,R1為定值電阻.當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)S,壓力F增大時(shí),電流表與電壓表示數(shù)的變化情況是(?).
A.電流表示數(shù)變大,電壓表示數(shù)變小
B.電流表示數(shù)變小,電壓表示數(shù)變大
C.電流表、電壓表示數(shù)都變大
D.電流表、電壓表示數(shù)都變小
思路分析(1)判斷電路的連接方式,確定各電表的測(cè)量對(duì)象(電路為兩電阻串聯(lián),電流表測(cè)的是總電流,電壓表測(cè)的是R2兩端的電壓).(2)判斷電路中的變化因素(當(dāng)壓力增大時(shí),滑動(dòng)變阻器連入電路中的電阻變大,由串聯(lián)電路電阻的特點(diǎn)可知,總電阻變大).(3)由歐姆定律或串、并聯(lián)電路中電壓、電流規(guī)律判斷各表的示數(shù)變化(總電壓不變,總電阻變大時(shí),總電流變小,即電流表的示數(shù)變?。焊鶕?jù)串聯(lián)電路的分壓特點(diǎn)可知,電阻大的分壓多,故電壓表的示數(shù)變大).選B.
例3 如圖2所示的電路,電源電壓不變,開(kāi)關(guān)S處于閉合狀態(tài),當(dāng)開(kāi)關(guān)S1由閉合到斷開(kāi)時(shí),電流表示數(shù)將 ____ ,電壓表示數(shù)將____ .(均填“變大”“不變”或“變小”)
思路分析:當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí),電燈L被短路.電路如圖3所示,電壓表測(cè)的是電阻R兩端的電壓,同時(shí)也是電源電壓,電流表測(cè)的是通過(guò)電阻R的電流,當(dāng)開(kāi)關(guān)S.斷開(kāi)時(shí),電燈L和電阻R串聯(lián),電路如圖4所示.此時(shí)電壓表測(cè)電阻R兩端的電壓,它是總電壓的一部分,所以電壓表的示數(shù)變?。弘娏鞅頊y(cè)的是總電流,但跟S1閉合相比,這個(gè)電路的總電阻變大,總電壓不變.故電流表的示數(shù)變小,
答案:變小變小
小結(jié):本題引起電表示數(shù)變化的原因是開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài)時(shí)電路的連接方式不同,從而引起電路中各物理量的變化.解決這類題目的突破口是畫(huà)出開(kāi)關(guān)處于不同狀態(tài)時(shí)的等效電路圖,正確判斷出電路的連接情況和電表的測(cè)量對(duì)象,標(biāo)出圖中的不變量和變化量,依據(jù)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行判斷.