Ķēžu vienkāršošanas pamatprincipi
Sarežģītās ķēdes pamatskolas fiziskajā elektrībā var vienkāršot, ievērojot šādus principus:
☀Pirmkārt: ignorējot stieples pretestību, tiek pieņemts, ka R vads ir ≈0. Spriegums pāri vadam, kad strāva plūst, ir nulle, un spriegumu pāri slēdžam var izmērīt, kad tas ir atvērts (ķēdē nav citu pārtraukuma punktu).
☀Otrā: kad slēdzis ir aizvērts, tas ir līdzvērtīgs vadam; kad slēdzis ir atvērts, tas ir līdzvērtīgs atvērtai ķēdei, kuru var noņemt no diviem ķēdes mezgliem. Kad slēdzis ir aizvērts un plūst strāva, spriegums pāri slēdžam ir nulle, un spriegumu pāri slēdzim var izmērīt, kad tas ir atvērts (ķēdē nav citu pārtraukuma punktu).
☀Treškārt: ampērmetra iekšējā pretestība ir ļoti maza. Analizējot ķēdes savienojuma režīmu, vietu ar ampērmetru var uzskatīt par vadu.
☀ Ceturtkārt: voltmetra iekšējā pretestība ir ļoti liela. Analizējot ķēdes savienojuma režīmu, vietu ar voltmetru var uzskatīt par atvērtu ķēdi un noņemt no diviem ķēdes mezgliem.
☀Piektkārt: elektroierīces īssavienojums (pretestība): kad elektroierīce (pretestība) un vads (slēdzis, ampērmetrs) ir savienoti paralēli, strāva neiet cauri elektroierīcei (kā parādīts attēlā zemāk) , un elektroierīci var noņemt no diviem ķēdes mezgliem (noņemt).
☀Sestkārt: Bīdāmā reostata segmentā Pa ir īssavienojums ar stiepli (metāla stieni) un tas nedarbojas. Pēc segmenta Pa noņemšanas tālāk redzamais skaitlis a kļūst par b attēlu.
☀ Septītkārt: analizējiet attiecības starp kopējo strāvu, kopējo spriegumu un dalīto strāvu un dalīto spriegumu saskaņā ar virknes un paralēlu ķēžu strāvas un sprieguma likumiem "sērijveidā dalīts spriegums, paralēli savienota strāva".
☀Astotais: ja ampērmetrs ir savienots virknē ar jebkuru elektroierīci, izmēra šīs elektroierīces strāvu un, ja voltmetrs ir pievienots paralēli jebkurai elektroierīcei, izmēra šīs elektroierīces spriegumu. Ar voltmetru izmērīto spriegumu var spriest pēc slīdēšanas metodes un avota metodes.
☀Devītais: Principā voltmetrs ir jāpieslēdz paralēli ķēdē. Mērot barošanas spriegumu atsevišķi, to var tieši savienot ar abiem barošanas avota galiem.
Parasti, ja voltmetrs ķēdē ir pievienots virknē, izmērītais spriegums ir spriegums visā barošanas avotā (sīkāku informāciju skatiet piezīmēs). Ja ampērmetrs ir tieši savienots ar abiem barošanas avota galiem, tas tiks izdegts, un strāvas padeve tiks īssavienota, izdegot barošanas avotu.
☀Desmitā: Ja uz vada (starp mezgliem) nav elektroierīču (izņemot slēdžus un ampērmetrus), tad katru vada punktu var uzskatīt par punktu, kuru var patvaļīgi kombinēt, atdalīt, palielināt vai samazināt. (Šo metodi sauc arī par mezgla metodi) Piemēram:
02
Shēmas vienkāršošanas soļi
☀1. darbība: noņemiet atvienoto slēdzi atbilstoši tēmas prasībām un pagrieziet slēgto slēdzi par vadu.
☀2. darbība. Pārvērtiet ampērmetru par vadu (to var arī paturēt atkarībā no gadījuma).
☀3. darbība: noņemiet voltmetru.
☀ 4. darbība. Apvienojiet (vai transponējiet) vada mezglus. (Šo darbību izmanto, ja ķēdē ir daudz elektrisko ierīču un tās ir sapinušās viena ar otru)
☀5. darbība: uzzīmējiet līdzvērtīgu shēmas shēmu, lai noteiktu, vai elektriskās ierīces ir savienotas virknē vai paralēli.
☀6. darbība: izmantojiet 7. un 8. principu sākotnējā shēmā, lai noteiktu, kādu elektrisko strāvu un spriegumu mēra ampērmetrs un voltmetrs.
☀7. darbība. Pievienojiet voltmetru un ampērmetru ekvivalentajai shēmas shēmai un analizējiet saistību starp katru ampērmetru un sprieguma attēlojumu. (Septītais princips)
03
Atlasītas lekcijas par klasiskajiem piemēriem
☀1. piemērs: nākamajā shēmas shēmā pēc slēdža S aizvēršanas voltmetra V1 rādījums ir 2,5 V, bet V2 rādījums ir 1 V. Ja A2 rādījums ir 0.2A, kāds ir A1 rādījums? Atrodiet spriegumu abās spuldzēs.
bilde
Analīze: 1. darbība. Pagrieziet slēdzi par vadu;
2. darbība: pagrieziet ampērmetru stieplē;
Trešais solis ir voltmetra noņemšana.
Ceturtais solis (izlaists)
5. darbība: nosakiet elektriskā pieslēguma metodi
bilde
Acīmredzot abas spuldzes ķēdē ir savienotas virknē.
6. darbība: saskaņā ar 4. principu zināt, ka voltmetrs V2 ir atvienots, tāpēc caur A1 neplūst strāva un rādījums ir nulle; saskaņā ar slīdēšanas metodi ir zināms, ka V1 ir savienots paralēli barošanas avotam, un mēra spriegumu abos barošanas avota galos. V2 un L2 ir savienoti paralēli, un tiek mērīts spriegums pāri L2.
7. darbība: ekvivalentā shēmas shēma ir šāda:
bilde
Pēc ekvivalentās shēmas shēmas var redzēt, ka nepieciešamais I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
bilde
☀2. piemērs: kā parādīts attēlā, pēc slēdža s aizvēršanas attiecība starp tālāk norādītajiem sprieguma attēlojumiem ir un attiecība starp strāvas attēlojumiem ir ___.
bilde
Analīze: pirmais solis: pagrieziet slēdzi par vadu;
2. darbība: pagrieziet ampērmetru stieplē;
Trešais solis: noņemiet voltmetru; ceturtais solis (izlaists);
5. darbība: nosakiet katras elektroierīces savienojuma režīmu:
bilde
6. darbība. Novērtējiet objektus, kas izmērīti ar ampērmetru un voltmetru saskaņā ar 7. un 8. principu un slīdēšanas metodi vai avota noņemšanas metodi.
① Sākotnējā shēmā, ja ir noņemts voltmetrs, var konstatēt, ka ampērmetri A1 un A2 ir savienoti virknē ar spuldzi, tāpēc strāvas attēlojuma skaitļi ir vienādi;
② Izmantojot slīdēšanas metodi, var spriest, ka V1 mēra spriegumu abos L1 galos, V2 mēra spriegumu abos barošanas avota galos un V3 mēra spriegumu abos L2 galos.
7. darbība: ekvivalentā shēmas shēma ir šāda:
bilde
bilde
☀3. piemērs. Kad ķēdes slēdzis ir aizvērts, v1, v2 un v3 rādījumi ir attiecīgi 8V, 9V un 4V, tad kādi ir spriegumi abos L1, L2 un L3 galos?
bilde
Nepieciešamā sprieguma attiecība ir: U2=U1 plus U3 I1=I2
Risinājums: saskaņā ar "Desmit principiem, septiņiem soļiem" ķēdes ekvivalento shēmas shēmu var iegūt šādi:
bilde
No līdzvērtīgās diagrammas var iegūt šādus vienādojumus:
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Risinājums: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
bilde
☀4. piemērs: kā parādīts attēlā, ir zināms, ka divas spuldzes L1 un L2 ir savienotas virknē, tad pareizais vērtējums starp trim ampērmetriem (ampērmetrs vai voltmetrs) ①, ② un ③ ir ( )
A. ① ir ampērmetrs, ② un ③ ir voltmetri;
B. ① un ③ ir voltmetri, un ② ir ampērmetrs;
C. ① un ② ir ampērmetri, un ③ ir voltmetrs;
D. ①② un ③ abi ir ampērmetri
bilde
Analīze: Uz šo jautājumu var atbildēt ar eliminācijas metodi. Aizpildiet tabulas, lai atbildētu uz A
Starp trim pozīcijām saskaņā ar "desmit principiem, septiņiem soļiem" shēmas shēma ir vienkāršota līdz:
bilde
Acīmredzot tas neatbilst virsrakstam.
Aizpildiet B atbildes tabulas attēlā, shēmu var vienkāršot šādi:
bilde
Šī aizpildīšanas metode atbilst jautājuma nozīmei.
Aizpildiet atbildes C tabulas ķēdē, ķēde L1 ir atvienota, un vienkāršotā shēma ir tāda pati kā atbilde A, kas neatbilst jautājuma jēgai. Aizpildiet atbilžu tabulas uz D attēlā, barošanas blokā ir īssavienojums, un caur abām spuldzēm neplūst strāva, kas neatbilst jautājuma jēgai. Tāpēc izvēlieties atbildi B.
