識得廬山真面目

簡化電路是中學生學習物理的一個難點，也是中學生應該掌握的一種技能。在許多情況下，將復雜電路簡化是解題的關鍵。我們中學生只有掌握這一特殊技能，才能利用串、并聯(lián)的基本特點對電路進行準確的分析和計算。在電路的簡化中要把握以下原則：

（1）對于電路中的電流表和電壓表，通常把電壓表的電阻看作是無窮大，把電壓表處當作開路；把電流表的電阻看作是0，把電流表處當作短路。

（2）同一電路中的導線可以看成是一點。

（3）在電路中若有等勢點間的電阻，則它可以從電路中去掉，等勢點可看成一點。

在把握以上原則的同時，常采用的電路簡化方法有以下兩種。

一、電流流向法

依據(jù)電流的流動方向，比如從電源的正極在外部電路中經(jīng)電阻或用電器流向電源的負極，在節(jié)點處判定電流的走向，從而能夠清楚地確定電阻的連接方式。

【例1】 如圖1所示，電流表A1和A2的示數(shù)分別為0.6A和1.4A，若將R3和R4兩電阻互換位置，則兩電流表的示數(shù)不變，試求通過電阻R1的電流強度為多大？

圖1 圖2

分析：忽略電流表的內阻，假定電流從R1流入，到節(jié)點B分為兩個支路：一是經(jīng)電流表A1到D節(jié)點后，又分為兩支路，分別經(jīng)R3和R4流向E；二是經(jīng)R2到C再經(jīng)電流表A2到E。由此圖1的電路圖可等效為圖2的電路圖。

由圖2可知，電流表A1顯示的電流為電阻R3中的電流I3與電阻R4中的電流I4之和；電流表A2顯示的電流是電阻R2中的電流I2與電阻R3中的電流I3之和。依題中所給的數(shù)據(jù)有：I3 + I4 = 0.6A，I2+I3 =1.4A ；

又由題述有R3與R4互換位置兩電流表示數(shù)不變，即應有R3和R4中的電流應相等，故I4=I3 。

由上面三式聯(lián)立方程解得：I2 = 1.1A ，I3 = I4 = 0.3A，

故I1=I2+I3+I4=1.7A。

二、等勢節(jié)點法

將電路中的各電阻兩端分別用字母來表示，標注時要注意相等電勢的點可用相同的字母標出。將電阻合理擺放，把相同電勢的點用同一根線來相連，形成一個節(jié)點，這樣可達到簡化電路的目的。

【例2】 如圖3所示的四盞完全相同的燈泡連接到電路中，均不會燒毀，試比較它們的亮暗程度。

圖3 圖4

分析：將四盞燈的兩端分別標上字母L1、L2、L3和L4，如圖3所示。由于它們完全相同，也就是說它們的額定電壓和額定電功率相同，故它們的電阻值也是相同的。將電勢相等的點如A、C連成一點，并可將電路簡化成如圖4所示的電路圖，這時我們可清楚地看到燈泡的連接，串并聯(lián)電路一目了然。

由圖4可知，四個燈泡的電功率分別為P1，P2， P3，和 P4，依據(jù)電路的特點，可計算出它們的電功率大小的關系為：P4>P3>P1=P2，

可知燈L4最亮。

【例3】 如圖5，分析此電路的連接方式。

圖5 圖6 圖7

這道題目是一道典型的題，我想可能每一位學生都會遇到過這種類型的題。首先，先尋找電勢相同的點來進行標號，把電源的正極用A來標上，負極用B來標上，不經(jīng)過電阻的同一導線的電勢相等，故電阻R2和R3之間的點也用A來表示，電阻R1和R2之間的點用B來表示。然后我們把電阻R1、R2、R3放在相應的節(jié)點間，這樣就由圖6的電路圖變?yōu)閳D7的電路圖。我們可清楚地看出電阻R1、R2、R3都在節(jié)點A、B間，電阻R1、R2、R3之間為并聯(lián)連接。

當然，以上并不是必須采用的簡化方法。在學習中我們要勤于思考，熟練地掌握此項技能，這對關于電路及電學問題的學習是至關重要的，今后對于我們解決電路的有關問題也會起到一定的積極效果。

(責任編輯 黃春香）