Skeemi lihtsustamise põhiprintsiibid
Keskkooli füüsilise elektrienergia keerulisi ahelaid saab lihtsustada järgmiste põhimõtetega:
☀Esiteks: juhtme takistust ignoreerides eeldatakse, et R-juhe on ≈0. Pinge üle juhtme jooksva voolu korral on null ja lüliti pinget saab mõõta, kui see on avatud (muud katkestuspunktid vooluringis puuduvad).
☀Teiseks: kui lüliti on suletud, võrdub see juhtmega; kui lüliti on avatud, võrdub see avatud vooluahelaga, mille saab eemaldada ahela kahest sõlmest. Kui lüliti on suletud ja vool voolab, on lüliti pinge null ja lüliti pinget saab mõõta, kui see on avatud (muid katkestuspunkte vooluringis ei ole).
☀Kolmandaks: ampermeetri sisetakistus on väga väike. Ahela ühendusrežiimi analüüsimisel võib ampermeetriga kohta pidada juhtmeks.
☀Neljandaks: voltmeetri sisetakistus on väga suur. Ahela ühendusrežiimi analüüsimisel võib voltmeetriga kohta lugeda avatud vooluringiks ja eemaldada ahela kahest sõlmest.
☀Viiendaks: Elektriseadme lühis (takistus): Kui elektriseade (takistus) ja juhe (lüliti, ampermeeter) on paralleelselt ühendatud, ei liigu elektriseadet läbi (nagu alloleval joonisel) , ja elektriseadet saab ahela kahest sõlmest eemaldada (eemalda).
☀Kuuendaks: libiseva reostaadi segment Pa on traadi (metallvarda) poolt lühises ja ei tööta. Pärast segmendi Pa eemaldamist muutub alltoodud joonis a jooniseks b.
☀Seitsmes: analüüsige koguvoolu, kogupinge ja jagatud voolu ning jagatud pinge suhet vastavalt jada- ja paralleelahelate voolu- ja pingeseadustele "jada jagatud pinge, paralleelselt ühendatud vool".
☀Kaheksandaks: kui ampermeeter on ühendatud jadamisi mõne elektriseadmega, mõõta selle elektriseadme voolutugevust ja kui voltmeeter on ühendatud paralleelselt mõne elektriseadmega, siis mõõta selle elektriseadme pinget. Voltmeetriga mõõdetud pinget saab hinnata libisemismeetodi ja allika meetodi järgi.
☀Üheksas: Põhimõtteliselt peab voltmeeter olema vooluringis paralleelselt ühendatud. Toitepinge eraldi mõõtmisel saab selle ühendada otse toiteallika mõlemasse otsa.
Üldiselt, kui voltmeeter on vooluringis järjestikku ühendatud, on mõõdetud pinge pinge toiteallikas (üksikasju vt märkustes). Kui ampermeeter on otse ühendatud toiteallika mõlema otsaga, põleb see läbi ja toiteallikas lühistatakse, põletades toiteallika läbi.
☀Kümnes: Kui juhtmel (sõlmede vahel) ei ole elektriseadmeid (va lülitid ja ampermeetrid), siis võib iga juhtme punkti käsitleda punktina, mida saab suvaliselt kombineerida, eraldada, suurendada või vähendada. (Seda meetodit nimetatakse ka sõlmemeetodiks) Näiteks:
02
Vooluahela lihtsustamise etapid
☀1. samm: eemaldage lahtiühendatud lüliti vastavalt teema nõuetele ja keerake suletud lüliti juhtmeks.
☀2. samm: keerake ampermeeter juhtmeks (seda võib ka vastavalt vajadusele hoida).
☀3. samm: eemaldage voltmeeter.
☀4. samm: ühendage (või transponeerige) juhtme sõlmed. (Seda sammu kasutatakse, kui vooluringis on palju elektriseadmeid ja need on üksteisega takerdunud)
☀5. samm: joonistage samaväärne elektriskeem, et teha kindlaks, kas elektriseadmed on ühendatud järjestikku või paralleelselt.
☀6. samm: kasutage algses vooluringis põhimõtteid 7 ja 8, et otsustada, millist elektrivoolu ja pinget ampermeeter ja voltmeeter mõõdavad.
☀7. samm: lisage voltmeeter ja ampermeeter samaväärsele vooluringiskeemile ning analüüsige iga ampermeetri ja pinge esituse vahelist suhet. (Seitse põhimõte)
03
Valitud loengud klassikalistest näidetest
☀Näide 1: Järgmisel lülitusskeemil on voltmeetri V1 näit pärast lüliti S sulgemist 2,5 V ja V2 näit 1 V. Kui A2 näit on 0.2A, siis milline on A1 näit? Leidke kahe pirni pinge.
pilt
Analüüs: 1. samm: keerake lüliti juhtmeks;
2. samm: keerake ampermeeter juhtmeks;
Kolmas samm on voltmeetri eemaldamine.
Neljas samm (välja jäetud)
5. samm: määrake elektriühenduse meetod
pilt
Ilmselgelt on kaks lambipirni ühendatud ahelas järjestikku.
6. samm: 4. põhimõtte kohaselt teadke, et voltmeeter V2 on lahti ühendatud, seega ei voola läbi A1 voolu ja näit on null; libisemismeetodi järgi on teada, et V1 on ühendatud paralleelselt toiteallikaga ja mõõta pinget toiteallika mõlemas otsas. V2 ja L2 on ühendatud paralleelselt ning mõõdetakse pinget L2-l.
7. samm: ekvivalentskeem on järgmine:
pilt
Samaväärse lülitusskeemi järgi on näha, et nõutav I1=I2=0.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
pilt
☀Näide 2: Nagu on näidatud joonisel, on pärast lüliti s sulgemist seos järgmiste pingeesitluste vahel ja vooluesitluste vaheline suhe on ___.
pilt
Analüüs: esimene samm: keera lüliti juhtmeks;
2. samm: keerake ampermeeter juhtmeks;
Kolmas samm: eemaldage voltmeeter; neljas samm (välja jäetud);
5. samm: määrake iga elektriseadme ühendusrežiim:
pilt
6. samm: hinnake ampermeetri ja voltmeetriga mõõdetud objekte vastavalt põhimõtetele 7 ja 8 ning libisemismeetodile või allika eemaldamise meetodile.
① Algses vooluringis, kui voltmeeter on eemaldatud, võib tuvastada, et ampermeetrid A1 ja A2 on lambipirniga järjestikku ühendatud, seega on praegused esitusnumbrid võrdsed;
② Libisemise meetodit kasutades saab otsustada, et V1 mõõdab pinget L1 mõlemas otsas, V2 mõõdab pinget toiteallika mõlemas otsas ja V3 mõõdab pinget L2 mõlemas otsas.
7. samm: ekvivalentskeem on järgmine:
pilt
pilt
☀Näide 3: pärast vooluringi lüliti sulgemist on v1, v2 ja v3 näidud vastavalt 8V, 9V ja 4V, nii et millised on pinged L1, L2 ja L3 mõlemas otsas?
pilt
Nõutav pingesuhe on: U2=U1 pluss U3 I1=I2
Lahendus: "Kümme põhimõtet, seitse sammu" järgi saab vooluahela ekvivalentse skeemi saada järgmiselt:
pilt
Samaväärse diagrammi põhjal saab saada järgmised võrrandid:
UL1 pluss UL2=8V
UL2 pluss UL3=9V
UL3=4V
Lahendus: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
pilt
☀Näide 4: Nagu on näidatud joonisel, on teada, et kaks lambipirni L1 ja L2 on ühendatud järjestikku, siis on õige otsus punktides ①, ② ja ③ kolme ampermeetri (ampermeeter või voltmeeter) vahel ( )
A. ① on ampermeeter, ② ja ③ on voltmeetrid;
B. ① ja ③ on voltmeetrid ning ② on ampermeeter;
C. ① ja ② on ampermeetrid ning ③ on voltmeeter;
D. ①② ja ③ on mõlemad ampermeetrid
pilt
Analüüs: sellele küsimusele saab vastata elimineerimise meetodil. A-le vastamiseks täitke tabelid
Kolme positsiooni hulgas on vastavalt "kümme põhimõtet, seitse sammu" lülitusskeem lihtsustatud järgmiselt:
pilt
Ilmselgelt ei sobi see pealkirjaga.
Täitke joonisele vastuse B tabelid, skeemi saab lihtsustada järgmiselt:
pilt
See täitmisviis vastab küsimuse tähendusele.
Täitke vastuse C tabelid ahelasse, ahel L1 on lahti ühendatud ja lihtsustatud skeem on sama, mis vastusega A, mis ei vasta küsimuse tähendusele. Täitke joonisel D vastuste tabelid, toiteallikas on lühis ja kahest pirnist ei voola vool, mis ei vasta küsimuse mõttele. Seega vali vastus B.
