有了這10種方法,分析任何復(fù)雜電路都超簡(jiǎn)單!


電路問(wèn)題計(jì)算的先決條件是正確識(shí)別電路,搞清楚各部分之間的連接關(guān)系。對(duì)較復(fù)雜的電路應(yīng)先將原電路簡(jiǎn)化為等效電路,以便分析和計(jì)算。識(shí)別電路的方法很多,現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)例介紹十種方法。
01特征識(shí)別法
串并聯(lián)電路的特征是;串聯(lián)電路中電流不分叉,各點(diǎn)電勢(shì)逐次降低,并聯(lián)電路中電流分叉,各支路兩端分別是等電勢(shì),兩端之間等電壓。根據(jù)串并聯(lián)電路的特征識(shí)別電路是簡(jiǎn)化電路的一種最基本的方法。
例1.試畫出圖1所示的等效電路。

解:設(shè)電流由A端流入,在a點(diǎn)分叉,b點(diǎn)匯合,由B端流出。支路a—R1—b和a—R2—R3(R4)—b各點(diǎn)電勢(shì)逐次降低,兩條支路的a、b兩點(diǎn)之間電壓相等,故知R3和R4并聯(lián)后與R2串聯(lián),再與R1并聯(lián),等效電路如圖2所示。
02伸縮翻轉(zhuǎn)法
在實(shí)驗(yàn)室接電路時(shí)常常可以這樣操作,無(wú)阻導(dǎo)線可以延長(zhǎng)或縮短,也可以翻過(guò)來(lái)轉(zhuǎn)過(guò)去,或?qū)⒁恢贩絼e處,翻轉(zhuǎn)時(shí)支路的兩端保持不動(dòng);導(dǎo)線也可以從其所在節(jié)點(diǎn)上沿其它導(dǎo)線滑動(dòng),但不能越過(guò)元件。這樣就提供了簡(jiǎn)化電路的一種方法,我們把這種方法稱為伸縮翻轉(zhuǎn)法。
例2.畫出圖3的等效電路。

解:先將連接a、c節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線縮短,并把連接b、d節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線伸長(zhǎng)翻轉(zhuǎn)到R3—C—R4支路外邊去,如圖4。
再把連接a、C節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線縮成一點(diǎn),把連接b、d節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)線也縮成一點(diǎn),并把R5連到節(jié)點(diǎn)d的導(dǎo)線伸長(zhǎng)線上(圖5)。由此可看出R2、R3與R4并聯(lián),再與R1和R5串聯(lián),接到電源上。
03電流走向法
電流是分析電路的核心。從電源正極出發(fā)(無(wú)源電路可假設(shè)電流由一端流入另一端流出)順著電流的走向,經(jīng)各電阻繞外電路巡行一周至電源的負(fù)極,凡是電流無(wú)分叉地依次流過(guò)的電阻均為串聯(lián),凡是電流有分叉地分別流過(guò)的電阻均為并聯(lián)。
例3.試畫出圖6所示的等效電路。

解:電流從電源正極流出過(guò)A點(diǎn)分為三路(AB導(dǎo)線可縮為一點(diǎn)),經(jīng)外電路巡行一周,由D點(diǎn)流入電源負(fù)極。第一路經(jīng)R1直達(dá)D點(diǎn),第二路經(jīng)R2到達(dá)C點(diǎn),第三路經(jīng)R3也到達(dá)C點(diǎn),顯然R2和R3接聯(lián)在AC兩點(diǎn)之間為并聯(lián)。二、三絡(luò)電流同匯于c點(diǎn)經(jīng)R4到達(dá)D點(diǎn),可知R2、R3并聯(lián)后與R4串聯(lián),再與R1并聯(lián),如圖7所示。
04等電勢(shì)法
在較復(fù)雜的電路中往往能找到電勢(shì)相等的點(diǎn),把所有電勢(shì)相等的點(diǎn)歸結(jié)為一點(diǎn),或畫在一條線段上。當(dāng)兩等勢(shì)點(diǎn)之間有非電源元件時(shí),可將之去掉不考慮;當(dāng)某條支路既無(wú)電源又無(wú)電流時(shí),可取消這一支路。我們將這種簡(jiǎn)比電路的方法稱為等電勢(shì)法。
例4.如圖8所示,已知R1=R2=R3=R4=2Ω,求A、B兩點(diǎn)間的總電阻

解:設(shè)想把A、B兩點(diǎn)分別接到電源的正負(fù)極上進(jìn)行分析,A、D兩點(diǎn)電勢(shì)相等,B、C兩點(diǎn)電勢(shì)也相等,分別畫成兩條線段。電阻R1接在A、C兩點(diǎn),也即接在A、B兩點(diǎn);R2接在C、D兩點(diǎn),也即接在B、A兩點(diǎn);R3接在D、B兩點(diǎn),也即接在A、B兩點(diǎn),R4也接在A、B兩點(diǎn),可見(jiàn)四個(gè)電阻都接在A、B兩點(diǎn)之間均為并聯(lián)(圖9)。所以,PAB=3Ω。
05支路節(jié)點(diǎn)法
節(jié)點(diǎn)就是電路中幾條支路的匯合點(diǎn)。所謂支路節(jié)點(diǎn)法就是將各節(jié)點(diǎn)編號(hào)(約定;電源正極為第1節(jié)點(diǎn),從電源正極到負(fù)極,按先后次序經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)分別為1、2、3……),從第1節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的支路,向電源負(fù)極畫。可能有多條支路(規(guī)定:不同支路不能重復(fù)通過(guò)同一電阻)能達(dá)到電源負(fù)極,畫的原則是先畫節(jié)點(diǎn)數(shù)少的支路,再畫節(jié)點(diǎn)數(shù)多的支路。然后照此原則,畫出第2節(jié)點(diǎn)開(kāi)始的支路。余次類推,最后將剩余的電阻按其兩端的位置補(bǔ)畫出來(lái)。
例5.畫出圖10所示的等效電路。

解:圖10中有1、2、3、4、5五個(gè)節(jié)點(diǎn),按照支路節(jié)點(diǎn)法原則,從電源正極(第1節(jié)點(diǎn))出來(lái),節(jié)點(diǎn)數(shù)少的支路有兩條:R1、R2、R5支路和R1、R5、R4支路。取其中一條R1、R2、R5支路,畫出如圖11。
再由第2節(jié)點(diǎn)開(kāi)始,有兩條支路可達(dá)負(fù)極,一條是R5、R4,節(jié)點(diǎn)數(shù)是3,另一條是R5、R3、R5,節(jié)點(diǎn)數(shù)是4,且已有R6重復(fù)不可取。所以應(yīng)再畫出R5、R4支路,最后把剩余電阻R3畫出,如圖12所示。
幾何變形法
幾何變形法就是根據(jù)電路中的導(dǎo)線可以任意伸長(zhǎng)、縮短、旋轉(zhuǎn)或平移等特點(diǎn),將給定的電路進(jìn)行幾何變形,進(jìn)一步確定電路元件的連接關(guān)系,畫出等效電路圖。
例6.畫出圖13的等效電路。

仍以圖13為例,設(shè)電流由A端流入,B端流出,先撤去R2,由圖16可知R1、R3有電流通過(guò)。再撤去電阻R1,由圖17可知R2、R3仍有電流通過(guò)。同理撤去電阻R3時(shí),R1、R2也有電流通過(guò)由并聯(lián)電路的特點(diǎn)可知,R1、R2和R3并聯(lián),再與R4串聯(lián)。
08獨(dú)立支路法
讓電流從電源正極流出,在不重復(fù)經(jīng)過(guò)同一元件的原則下,看其中有幾條路流回電源的負(fù)極,則有幾條獨(dú)立支路。未包含在獨(dú)立支路內(nèi)的剩余電阻按其兩端的位置補(bǔ)上。應(yīng)用這種方法時(shí),選取獨(dú)立支路要將導(dǎo)線包含進(jìn)去。
例7.畫出圖18的等效電路。
方案一:選取A—R2—R3—C—B為一條獨(dú)立支路,A—R1—R5—B為另一條獨(dú)立支路,剩余電阻R4接在D、C之間,如圖19所示。
