摘要:串并联电路的分析和判定是初中科学电学部分的基础知识,也是一个重点和难点,而熟练掌握 “三步走”法(一看山顶,二看分叉点,三看“老虎”),能够帮助学生有效地解决这一难题。
关键词:串联;并联;电路;三步走
串并联电路的正确分析和判定,是成功解决电功、电功率等重要电学问题的基础和关键。虽然串并联电路的分析和判定有定义法、电流法、拆除法、节点法等多种方法,但归结起来都比较抽象,不够通俗易懂,通过几年的教学探索,笔者在前人方法的基础上总结出了一套更加简单有效的“三步走”法。
所谓“三步走”只是一个类比:电源的正极好比山顶,负极好比山脚。电流从电源正极流向负极,好比一批人下山,从山顶走到山脚,由于不同路径对下山人的阻碍程度不同,因此人们选择的路径也不尽不同,电路教学也不例外。第一步,确定山顶,即电源正极,确定电流方向;第二步,看分叉点,即电路的分支点;第三步,看岔路上有没有“老虎”,这里的“老虎”主要指用电器、电阻或电压表(最大的老虎)。下面我就在具体实例中来解释“三步走”法。
一、不含电流表、电压表的电路
例1.如***1所示,当开关S闭合后,判断灯泡L1和L2的连接方式以及两者的发光情况。
确定山顶(正极),再看分叉点。由于没有分叉点,因此下山的路只有一条。虽然有两只“老虎”(L1和L2),非常危险,但我们为了下山必须依次经过这两只“老虎”,所以两个灯泡是串联的,两个灯泡都亮。
例2.如***2所示,当开关S闭合后,判断灯泡L1和L2的连接方式以及两者的发光情况。
从山顶(正极)出发,必然经过L1,经过L1后,在A点出现一个分叉点,这时候下山的路有两条,一条有“老虎”(L2),一条没有“老虎”,我们肯定会走没有“老虎”的那条路。也就是说,经过L1以后,通过开关S,直接回到山脚(电源负极),而此时L2出现短路,并没有电流通过,所以L1亮,L2不亮。
例3.如***3所示,当开关S闭合后,判断灯泡L1和L2的连接方式以及两者的发光情况。
确定山顶(正极),在A点位置出现分叉点,下山的路有两条,这时我们就要仔细观察,谨慎判断。由于两条路都有“老虎”,只能分两条路回到山脚(负极),因此L1和L2并联,且都发光。
例4.在下***4-6所示的电路中,完成下列各题:
1.如***4所示,画出当开关S1、S2和S3都闭合时电流的走向,并判断灯泡L1和L2的发光情况。
确定山顶(正极),在A、B、C三处出现三个分叉点。当走到第一个分叉点A时,我们发现,B处的两个分岔路都有“老虎”,而在C处沿着开关S1的方向却没有“老虎”,所以最终的电流路线就如***4中粗线所示。由于L1和L2无电流通过,出现短路,两个灯泡都不亮。同理可以分析S1、S2闭合,S3断开的情况亦是如此。
2.如***5所示,画出当开关S2断开、S1和S3闭合时电流的走向,并判断灯泡L1和L2的发光情况。
确定山顶(正极),从山顶出发后,在A点出现第一个分叉点,S2断开无路可走,只能经过S3。当走到B处第二个分叉点时,我们通过观察发现两条路都有“老虎”,只能分两条路走。因此,L1和L2并联,两者都亮,电流的路线如***5中粗线所示。
3.如***6所示,画出当开关S2、S3闭合、S1断开时电流的走向,并判断灯泡L1和L2的发光情况。
先确定山顶(正极),在A点出现了第一个分叉点,这时我们发现,通过S3的这条路没有“老虎”,通过S2的这条路有“老虎”(L1),所以不经过L1,L1短路。当走到B处第二个分叉点时,由于L1已经短路,最终只有L2亮,电流走向如***6中粗线所示。
***1 ***2 ***3 ***4
二、含电流表、电压表的电路
在判断电路的连接形式时,对于电流表而言,由于它的内阻很小,近似为零,在电路中相当于短路,因此我们只要搞清楚电流表测的是哪部分电路中的电流即可;对于电压表而言,由于其内阻很大(电阻无限大,相当于最大的“老虎”),因而含有电压表的电路可视为断路,我们只要弄清电压表是测量哪段电路两端的电压即可。
例5.如***7所示,画出当开关S闭合时的电流走向,并判断电阻R1和R2的连接方式。
开关闭合后,从电源正极出发,电流表视作导线,到A处出现第一个分叉点,其中电压表V1相当于最大的“老虎”,不能走,所以只能通过R1。而B点的分支点有两只“老虎”,一只有最大的“老虎”——电压表V2,无法通过,所以只能通过R2,最终的电流走向如***7中粗线所示,可见R1和R2串联。
例6.如***8所示,画出当开关S闭合时的电流走向,并判断灯泡L1和L2的连接方式。
开关S闭合后,从电源正极出发,电流表A2视作导线,到A处第一个分支点时,电压表V相当于最大的“老虎”,不能走。当走到B处第二个分叉点时,电流表A1视作导线,两条路都有“老虎”,两条路都要走,可见L1和L2并联,电流走向如***8中粗线所示。
***5 ***6 ***7 ***8
三、小结
实践表明,熟练掌握“三步走”法(一看山顶,二看分叉点,三看“老虎”),能够扫清学生在知识、方法上的障碍,提高学生分析和判定电路的能力,使学生产生强大的学习动力。
参考文献:
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