简单电路识别

简单电路识别
正确识别电路图，是初中学生的最基本的能力要求，一些电学计算也总是要事先进行电路情况分析，中考中所占比重较大，中考中的电学压轴题的难点、关键点往往就是电路识别问题，是普遍学生觉得难以弄懂，并且也是高中学习中还会经常遇到的问题，因此，必须高度重视。要过好识别电路这关，必须扫清知识、方法上的障碍。
一、串、并联电路的概念及特点
人教版新教材的定义：“两个小灯泡首尾相连，然后接到电路中，我们说这两个灯泡串联”和“两个小灯泡的两端分别连在一起，然后接到电路中，我们说这两个灯泡是并联”。
我们从上述关于串联和并联的定义中不难看出串、并联电路的特点：串联电路只有一条通路，各用电器通则都通，断则都断，互相影响，无论开关接在何处均控制整个电路，而并联电路有两条或多条支路，各用电器独立工作，干路的开关控制整个电路，支路的开关只控制其所在的那一路。
二、串、并联电路的判断方法
1．用电器连接法分析电路中用电器的连接法，逐个顺次连接的是串联，并列接在电路两点间的是并联。
2．电流法在串联电路中电流没有分支，在并联电路中干路的电流在分支处分成了几部分。
3．共同接点数法在串联中，某一用电器与另一用电器只有一个共同的连接点，而在并联中，某一用电器与另一用电器有两个共同的连接点。
4．在分析电路连接情况时，从电源正极开始，顺着电流的方向，一直到电源的负极。
5．由于在初中阶段多个用电器的连接不涉及混联，因而对于初中生来说，电路连接的最终结果只能是电路两种基本连接方式──串联和并联之一。
6．由于电路图画法的多样性，也造成学生不习惯而难以辨认，此时只须将原电路图整理改画成常见的标准形式，透过现象看本质。如图1的标准形式是图2，图3的标准形式是图4，图5的标准形式是图6。
图 1 图 2 图 3 图 4
　　　 　　
图 5　　　　　　　 　 图 6
三、几个常见电路元件的特殊处理
我们在分析电路连接情况时，往往是针对用电器而言的，其它元件如开关、电压表、电流表等这些“拦路虎”，对我们分析比较复杂的电路来说负面影响很大，如果既可将有些元件从电路图中拆掉，又能保证那些元件拆掉后不影响用电器的原连接情况的的话，原电路图就可以得到简化。为此，我们完全可以依据所拆元件的特性进行简化，其方法是：
1．开关若是开关闭合，就在原开关处画一导线连通，若是开关断开，就将此路完全去掉不要。
2．电压表由于电压表的电阻很大，因此可把连电压表处当成开路，只须把电压表拆掉即可。
3．电流表由于电流表的电阻很小，因此可把连电流表处当成短路，电流表拆下处要用导线连通。
通过上述方法所得的简化图表示出的用电器连接情况即为原电路中用电器连接情况。（此步最好在草稿纸上，用铅笔先画出原电路图后，从电源正极开始，逐一依序增删，直到电源负极为止）例如，我们要判断图7中当开关S1和S2都断开时，电阻R1、R2和R3的连接情况，对开关、电压表、电流表依序进行简化后的电路图分别如图8、9和10所示。我们从图10不难看出电阻R1和R3串联。
　
图 7　　
　　 　 　
　　　　　　　 图 8 图 9　 图 10
四、关于电表示数问题
首先弄清楚各电表是测的什么物理量，电流表测的是通过哪个的电流就是看它串在哪一路上，电压表测的是谁的电压就看电压表直接接在谁的两端（电源电压是总电压即最高电压，如在图7中，不能说电压表测的是电源与R1的总电压，而只能说是R3的电压）。有时对比较复杂的电路，还需要结合上述第三条将电路简化后，再将电表依照原电路图逐一还原到电路中去判断，以降低难度。
五、关于滑动变阻器的变化问题
首先弄清楚滑动变阻器的连接情况。由于滑动变阻器的使用是“一上一下，各用一个”，连入电路的就是滑片与下接线柱间的这部分，很多人在电路图上看不懂滑动变阻器的连接情况，就是没懂其实物连接与元件符号是完全一致的道理，其实，当滑片滑动时我们就可在电路图上直接看这部分是变长了还是缩短了，从而确定其连入电路的阻值是增大了还是减小了，只有真正弄清楚了这个问题才能进一步弄清楚其电流、电压变化的情况，以及整个电路的电阻、电流、电压变化的情况。如图11中滑动变阻器的元件符号上画有斜线部分为连入电路部分。
　　　　　
图 11　　　　　　　　
上述电路分析的分解方法只是一个化难为易扎牢基本功的辅助策略，我们对电路的分析是一个复杂的综合体，必须全盘考虑，只有在必要时才有选择地灵活地变通地运用。另外，很多人对开关的通断、滑动变阻器的滑片滑动等这些动态的情况产生畏惧心理，一头雾水，不知所措，其实我们只需保持头脑清醒，理清思路，明确目的，分清电流表、电压表、滑动变阻器的连接情况就抓住了各种变化问题的关键，剩余的问题都将迎刃而解。
六．典例精析
例1. 马路上的路灯，傍晚时同时发亮，天明时同时熄灭，请判断这些灯是串联的还是并联的？
分析：路灯是串联还是并联，不能单纯地从同时亮同时灭的表面现象上判断，应从串联和并联电路的特点上去分析。假如路灯是串联的，那么路灯中某一盏灯的灯丝如果断了，其它路灯将全都不亮，这显然是不可能的。
解答：马路上的路灯应该是并联的。
说明：马路上路灯的控制开关安装在干路上，便能控制所有的灯。
例2. 如图所示，当S1，S2断开时，能亮的灯是______，它们是_______联的。当S1，S2闭合时，能亮的灯是______，它们是______联的。当S1闭合、S2断开时，能亮的灯是______。
图 12
分析：当S1，S2断开时，电流从正极流出经过L1再经过L3流回负极，因此L1，L3亮，是串联的。当S1，S2闭合时，L1被短路，电流从正极流出经过S1后分为两路，分别经过L2和L3再合为一路流回负极，因此L2，L3亮，是并联的。当S1闭合，S2断开时，L1被短路，L2是开路，因此只有L3亮。
解答：L1，L3，串；L2，L3，并；L3。
说明：判断哪些灯能亮时，一般看是否有电流通过；判断连接方式时，可根据串联、并联电路的特点判断。
例3. 根据图13所示电路图，连接实物图14（见图15）。
图 13 图 14
分析与说明：首先要根据电路图弄清楚各元件的连接情况。由图1可知，灯L1与灯L2并联，S1控制L1，S2控制L2，开关S在干路上。并联电路的分流点a，汇流点b。然后画出连接实物图。
画连接实物图有两种方法：第一种方法是先连接好两条支路，即L1与S1串联，L2与S2串联，然后将两支路“头头相接”，标上字母a，“尾尾相接”，标上字母b。a与电源正极相连接，b经过开关S与电源负极相连接。第二种方法是顺着电流方向，将电源与其中一个支路连接成一个回路，例如电流从电源正极出发→L1→S1→S→回到电源负极。然后把另一支路连接在a、b两点间。如图15。
图 15
例4. 如图所示的电路，电灯属于哪种连接？S1和S2分别控制什么？
图16 图17
分析：分析电路时，可以把原电路整理改画成常见的电路图。因为电路的起点和终点是电源的两极，所以可以抓住电流的正负极向两边展开，从而可得到如图所示的电路图。
解答：电灯L1与L2是并联，S1控制整个电路，S2只控制L2所在的支路。
说明：分析电路时，还可以从电源正极出发看电路是否有分支点。从电源正负极到两个分支点是干路。再看开关是在干路中还是在支路中，从而确定用电器的连接方式和开关的作用。
例5. 在如图所示的电路中，试分析当开关分别为下述几种情况时，各盏灯能否还发光？
S1、S3闭合，S2断开；
（2）S2、S3闭合，S1断开；
（3）S1、S2断开，S3闭合；
( 4）S1、S2、S3均断开；
（5）S1、S2、S3均闭合。
图 18
分析：此题突出了开关在改变和控制电路中的重要作用，强化了对通路、开路的认识。由图可知，S3在干路上，S1、S2都在支路上。当S1、S3闭合而S2断开时，L1所在的支路为开路，没有电流通过L3，这时L1和L2并联接在电源上，构成通路。因此对于(1)的情况，L3、L2发光，L1不发光。当S2、S3闭合而S1断开时，L2所在支路为开路，没有电流通过L2，这时L1、L3并联接在电源上，构成通路。对于(2)的情况，L1、L3发光，L2不发光。当S1、S2均断开而仅S3闭合时，L1、L3所在的两条支路均为开路，这时仅L3通过S3与电源连接，形成通路。故对于(3)的情况，仅L3发光，L2和L1都不发光。当S1、S2、S3均断开时，三盏灯所在支路均为开路，均无电流通过，所以对于(4)的情况，L1、L2和L3都不发光。当S1、S2、S3均闭合时，三盏灯所在支路均为通路，可见对于(5)的情况，L1、L2、L3都发光。
例6. 在图中，要用电流表测出L2中的电流，正确的电路图是（ ）
图 19
分析：A图电流表是串联在干路里，测得的是L1和L2的总电流。C图电流表虽然是与L2串联的，但正负接线柱接反了。D图电流表是与L2并联的，而且电流表直接与电源两极相连，会将电流表烧坏。只有B图是正确的，电流表与L2串联，正、负接线柱也连接正确。
解答：B
例7. 如图20是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断A表和V表的变化。
分析：本题中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“→”表示引起电路变化；“↑”表示物理量增大或电表示数增大；“↓”表示物理量减小或电表示数减小。
P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓; R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。
（判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：R2↑→U2↑→U1↓→V表↓） 图 20
扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压 U2 将 ↑。推论：如果滑动变阻器R2 足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2 将不断增大，U1 将不断减小，I将不断减小。假设 R2 无限大，这时U2 将增大到电源电压，U1 将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。
例8. 如图21所示，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。
分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。 图 21
电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。
例9. 如图22所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时
安培表示数变大，灯变暗。
(B)安培表示数变小，灯变亮。
(C)伏特表示数不变，灯变亮。
(D)伏特表示数不变，灯变暗。 图 22
分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。
例10. 如图23所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数将______，伏特表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。
分析：在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。
自我检测
1. 图24中属于并联电路的是（ ）
图 24
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
2. 下图25中正确的电路是（ ）
图 25
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
3. 下图26中，闭合开关两个灯都能发光的是（ ）
图 26
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
4．图27所示的四个电路图中，各开关都闭合后，灯泡L1与L2串联的是 ( )
图 27
5. 家用电吹风机由电动机和电热丝等组成,当只闭合S1时，可以吹冷风；当S1、S2都闭合时，可以吹热风。
图28电路中符合要求的是
图 28
6．王叔叔在自家盖的房间里安装了一盏“220 V 100 W”的顶灯和一盏“220 V 3 W”的壁灯．他打算把这两盏灯并联用一个普通的拉线开关S来控制，但接完后合上闸刀开关，发现壁灯亮、顶灯不亮．他拉了一下开关S，结果不亮的灯亮了，而原来亮的灯却不亮了；再拉一下开关S，又恢复了原状．他错接的电路图是如图29所示的( )
图 29
7．在图30所示的四个电路中，三个开关都闭合后，不会发生电源短路的是
图 30
8．如图31所示电路中，若使电阻R1与R2并联，图中的电表分别是
A．①是电压表，②是电压表，③是电流表
B．①是电压表，②是电流表，③是电压表
C．①是电流表，②是电压表，③是电流表
D．①是电流表，②是电流表，③是电压表
9．如图32所示的电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑 片P向左滑动时，下列说法中正确的是( )
图 32
A．电压表和电流表的示数变化正好相反 B．电压表示数和电流表示数的比值变小
C．电阻R的功率和滑动变阻器的功率之比变大 D．电阻R消耗的功率和电路消耗的总功率变小
10．图33所示的电路中，电源两端的电压保持不变。闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向右移动，下列说法正确的是( )
图 33
A．电压表V1与电压表V2的示数之和保持不变 B．电压表V2与电流表A的示数之比保持不变
C．电流表A的示数变小，电压表V1的示数变大 D．电流表A的示数变小，电压表V2的示数变大
11．如图34所示电路，电源电压保持不变，当开关S由断开变为闭合时( )
图 34
A．电路中的总电阻变大，电压表V的示数增大 B．电流表A2的示数不变，电压表V的示数减小
C．电流表A1的示数保持不变，电流表A2的示数不变 D．电流表A1的示数保持不变，电压表V的示数增大
12．三盏小灯分别按图35甲、乙两种方式连接在相同电源两端，当闭合开关后，下列说法正确的是( )
图 35
A．甲图中的三盏灯是串联，乙图中的三盏灯是并联
B．若通电时间相同，则甲图电路产生的热量小于乙图电路产生的热量
C．甲图中，电压表的示数为灯L1和L2两端的电压之和
D．乙图中，电流表的示数为通过灯L1和L2的电流之和
13．如图36所示的电路中，电源两端的电压保持不变，滑动变阻器上标有“2A 20Ω”字样。当开关S闭合后，滑动变阻器的滑片P从最左端向右滑动的过程中，图37所示的四个图像中，能正确表示通过灯L的电流I与滑动变阻器连入电路的电阻R的关系的是
S
P
R
L
A B 图 37 C D
R/Ω
I/A
20
0
R/Ω
I/A
20
0
R/Ω
I/A
20
0
R/Ω
I/A
20
0
图36