電橋電路范例6篇

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電橋電路范文1

下面就詳細分析一下“伏安法測電阻”的器材選取原則及電路的設計。

1.先選擇唯一性的器材

注意:

(1)對于電源、電鍵、變阻器等元件,如果是唯一性的則必須用。

(2)對于電壓表、電流表如果是唯一性的不一定能用,一定要看其量程是否合適。

①如果電壓表是唯一性的但量程不合適,這時要看電流表是否是唯一性的,如果電流表也是唯一性的,那么這兩塊表都必須用。

②如果電壓表是唯一性的但量程不合適,但電流表不是唯一的,這時要確切知道內阻的電流表允許加的電壓是多大,能否可以直接當作電壓表使用,如果不能就將其改裝,改裝為量程合適的電壓表。

③同理也可以用此方法選擇電流表。

2.選擇安培表及電壓表

在第1步如果已經選出了電壓表、電流表,就可以跳過此步,如果沒有選出,就進行第2步。在這2步選擇電壓表、電流表時需要按順序考慮以下幾個方面的問題:

(1)被測電阻有額定值限制時,先算出被測電阻近似的額定電壓、額定電流,按照額定電壓、額定電流選取電壓表、電流表的量程。

(2)被測電阻無額定值限制時,如果電源是唯一的,則用電源的電動勢直接除以被測電阻的電阻值,算出通過被測電阻的最大電流,然后按照該最大電流值選取安培表的量程,按照電源電動勢選取電壓表的量程。

(3)被測電阻無額定值限制,并且所提供的電流表、電壓表、電源均是多個,此時按照配套的原則選取,一般采取的方法是從電流表入手,先用其中一個電流表的量程乘以被測電阻算出被測電阻兩端的最大電壓,然后看所供給的電壓表量程,電源電動勢能不能與該最大電壓值接近,如果能即可選出電壓表、電源,否則換另一個電流表按同樣的方法選取器材。

3.確定電壓表與安培表的接法

比較 與 的大小關系,如果 > ,采取安培表對被測電阻外接法,如果 < ,采取安培表對被測電阻內接法,如果 = 或 與 均非常大,則采取內接、外接均可。

4.選擇變阻器,判斷變阻器的接法

首先,選擇小阻值的變阻器,優先考慮限流式接法,估算限流式電路中的最大電流Im= ,最小電流Im= ,(R為變阻器的全阻值),之后需要綜合考慮以下幾方面的因素:

(1)要確保電路中任何一個元器件的使用安全。

(2)考慮電流表、電壓表表盤的利用率。

(3)是否變阻器的全阻值遠小于被測電阻的阻值。

說明:

(1)如果限流式不合適,就考慮采用分壓式接法。

(2)以下幾種情況一定采用分壓式接法:

①要求用圖像法處理數據;

②題干中要求多測一些數據;

③題干中要求電壓從0開始變化

(3)在分壓式接法中,還應考慮到以下因素:

①當變阻器的全阻值過小時,流過電源的電流較大,可能超出電源允許通過的最大電流,此時可以考慮換阻值稍大的變阻器。

②在分壓式接法中,變阻器一部分在干路中,一部分在支路中,此時如果流過干路中變阻器的電流超過變阻器允許通過的最大電流,也必須考慮更換額定電流稍大一點的變阻器。

電橋電路范文2

起步起步前檢查車門是否完全關閉,調整好座椅和后視鏡,并系好安全帶。然后檢查手剎、擋位,啟動發動機。觀察車內、外后視鏡,并且開啟左轉向燈。保持3秒之后,鳴喇叭、掛擋、松手剎、起步。溫馨提示:開啟左轉向燈時要保持3秒以上,不能后溜和熄火。?

靠邊停車開啟右轉向燈,通過車內外后視鏡觀察交通情況,減速之后向右轉向靠邊,平穩停車,停車掛空擋拉緊手剎關閉轉向燈。溫馨提示:不要忘記看車內后視鏡,停車車身距離道路左側邊緣不超過30厘米。在完成下一個項目之前,要完成起步動作?

會車正確判斷會車地點,會車有危險時要控制車速,提前避讓。會車時與對方車輛保持安全距離。溫馨提示:此項目隨機性大,如果沒有車輛相會,只需減速并平穩通過。如果會車時發生用緊急轉向來避讓來車等不安全的駕駛行為等,將被扣分。

電橋電路范文3

【關鍵詞】PCB;布局布線;抗干擾;SMT

《電子電路設計》課程是一門理論與實際結合性很強,極具實踐性的新興課程,是高職機電類專業的專業技能課程之一。近年來在高職院校的項目教學過程中發現,在本門課程的教學中常常只是將重點放在對電子電路設計應用軟件的功能熟練操作上,卻忽視了對PCB板設計的一些實用應用,特別是如果設計出來的產品與生產實踐脫節,這樣其能不能經過產品測試并進入到實際的生產中,我們要打個大在的問號。不然要么會大大提高了生產成本,要么是不符合生產要求而放棄。那么如何在這門課程的教學中實現與生產的聯接,將是本文將要探討的問題。

實踐證明,對電子產品設計師尤其是線路板設計人員來說,即使電路原理圖設計正確,可是如果印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。因為隨著電子技術的飛速發展,PCB板的密度越來越高。PCB板設計的好壞對于抗干擾 能力影響很大。因此,在設計印制電路板的時候,就要學會掌握各種電路設計技巧,注意采用正確的設計方法。為此,我們在《電子電路設計》課程的教學內容方面做了很多全面的創新,增加了PCB設計技巧應用技能,充分提升了課程的教學質量,增強了專業技能課程的實踐性及可制造性。最終完成這門課程的職業目標。

一、布局布線技術的發展及應用

隨著微孔和單片高密度集成系統等新硬件技術的發展應用,自由角度布線、自動布局和3D布局布線等各種新軟件將會成為電路板設計人員必備的設計工具之一。早期的一些電路板設計工具,有提供布局的專門布局軟件,布線也有專門的布線軟件,兩者之間聯系不大。而隨著球柵陣列封裝的高密度單芯片、高密度連接器、微孔內建技術以及三維板在印刷電路板設計中的應用越來越多,布局和布線已越來越一體化,并成為設計過程中相當重要組成部分。近年來,自動布局和自由角度布線等軟件技術已漸漸成為解決這類高度一體化問題的重要方法,利用這些軟件能在短時間范圍內設計出可制造的電路板。在目前電子產品快消時代來臨的情況下,手動布線極為耗時,不合時宜。因此,現在要求布局布線工具具有自動布線功能,以快速響應市場對產品設計提出的要求。在利用這一技巧時,我們應重點告訴學生如何設計約束條件。由于要考慮電磁兼容(EMC)及電磁干擾、串擾、信號延遲和差分對布線等高密度設計因素,布局布線的約束條件每年都在增加,所以這就要求布線工具具有更大的靈活性,它必須能夠使用不同的約束條件,能適應不同的微孔和構建技術的要求。

現在,自動布線技術已極為普及。我們有理由相信,自由角度布線、自動布局和3D布局等各種新電子設計軟件技術也會同自動布線技術一樣成為PCB板設計人員的日常設計工具,設計人員可用這些新技術來解決微孔和單片高密度集成系統等新型硬件技術問題。

二、PCB設計抗干擾措施

在設計中,要使電子電路獲得最佳性能,元器件的布且及導線的布設是很重要的。為了設計 質量好、造價低的PCB.以往在這個過程中我們會在教學中傳授PCB設計的一般原則。而PCB及電路抗干擾措施卻往往被忽視。

其實印制電路板的抗干擾設計與具體電路有著密切的關系,這里僅就PCB抗干擾設計的 幾項常用措施做一些說明。

1.對于電源線的設計,我們要根據印制線路板電流的大小,盡量加租電源線寬度,減少環路電阻。同時應使電源線、地線的走向跟數據傳遞的方向一致,這樣有利于增強抗噪聲能力。

2.對于地線設計,我們可以利用這幾個原則:首先數字地與模擬地分開。如果線路板上既有邏輯電路又有線性電路,應使它們盡量 分開。同時低頻電路的地應盡量采用單點并聯接地,實際布線有困難時可部分串聯后 再并聯接地。而高頻電路宜采用多點串聯接地,地線要短而粗,高頻元件周圍盡量使用 柵格狀大面積鋪銅等辦法。其次接地線應盡量加粗。若接地線用很紉的線條,則接地電位隨電流的變化而變化,使抗噪性能降低。因此應將接地線加粗,使它能通過三倍于印制板上的額定電流。如果可以,接地線可在2~3mm以上。最后接地線構成閉環路。只由數字電路組成的印制板,其接地電路布成團環路大多 能提高抗噪聲能力。

3.用好去耦電容是PCB設計的常規做法,我們可在印制板的各個關鍵部位配置適當的 退藕電容。退藕電容的一般配置原則有如下幾點:第一電源輸入端跨接10~100uf的電解電容器。如果可以就接100uF以上的更好。第二是每個集成電路芯片都應布置一個0.01pF的瓷片電容,如果印制板空間不足,可每4~8個芯片布置一個1~10pF的電容。第三是對于RAM、ROM存儲器件,應在芯片 的電源線和地線之間直接接上退藕電容。 第四是電容接線不能太長,尤其是高頻旁路 電容不能有引線。除此之外,還應注意以下兩方面:第一在印制板中有接觸器、繼電器、 按鈕等元件時。操作它們時均會產生火花放電,必須采用RC 電路 來吸收放電電流。第二CMOS的輸入阻抗很高,且易受感應,因此在使用時對不用腳要接地或接電源處理。

三、可制造性分析

現代電子產品的生產基本都是依靠SMT來進行生產,因此我們在設計的時候就必須讓學生們知道要了解SMT的制造過程,這樣我們設計出來的產品才能符合生產的要求。在SMT生產工藝流程中,通常將SMT分為掛膠制程(波峰焊)和錫膏制程(回流焊)。它們的主要分別是:貼片前的工藝不同,前者使用貼片膠,后者使用焊錫膏。貼片后的工藝不同,前者過回流爐只起固定作用、還須過波峰焊,后者過回流爐起焊接作用。那么在設計和選擇的時候除了考慮以上特點,接下來就要考慮下面的幾個問題:

1.拼板是否用陰陽板?優缺點?

2.是否采用拼板及拼板的個數?

現在幾乎所有的小電路板設計完成后都需進行陰陽拼板,一般為四拼一的方式。所謂陰陽板就是我們通常所見的在一個拼板中的同一面既有TOP面又有BOTTOM面的PCB電路板。因此陰陽板拼板其實就是將兩塊同樣的PCB板,一塊正放另一塊反放拼在一起看作是一塊PCB板。在SMT生產過程中,從而進行過爐焊接,焊完一面,不需改動貼片機的程序,再將其翻轉焊接另一面,最終焊接完成全板。在此我們闡述下采用此種拼版形式的優點:一是可以充分利用SMT長線的優勢降低了生產成本。二是采用陰陽板,在開始編制程序的時候就達到節省優化程序的時間了。采用陰陽板,也就是將兩面的程序合成一個程序來做,這樣只要針對一個程序來考慮優化肯定會費時費力。三是采用陰陽板,在附加工具和輔料方面也會有很大的節?。ㄡ槍Σ糠之a品來說)。通常能省一半。最后在生產效率上面來說,可以提高產量。如果做單面板,要采用手工焊接元器件,會降低了生產效率。還有就是由于陰陽板是一個貼裝程序,這樣在生產的時候就比兩面程序,減少了基板搬運時間,從而使生產效率大大提高。這些PCB設計技巧在我們以往課堂教學及高職教材內容上面總是容易被忽視,可是對于從事PCB專業人員來說卻是必需掌握的。因此,在本門課程教學改革過程中,我們增加了這些PCB設計應用技巧及可制造性分析,達到了對課程改革的職業目標要求。

參考文獻

[1]王平,田文娟.電子CAD教程[M].東南大學出版社,2009.

電橋電路范文4

【關鍵詞】PCB;布局;布線;可制造性

0 引言

《電子電路設計與仿真》課程是一門理論與實際結合性很強,極具實踐性的新興課程,是電氣類專業的核心技能課程之一。在近年來高職院校的項目教學改革中發現,在對這門課程的教學過程中,往往只是將重點放在對電子電路CAD應用軟件的熟練操作上,卻忽視了對PCB板設計的一些技巧應用,特別是對設計出來的產品在可制造性上與企業的生產實踐脫節,這樣設計出來的產品如果走上生產環節,要么會大大提高了生產成本,要么是不符合生產實踐。那么如何在這門課程的教學中實現與生產的聯接,將是本文將要探討的問題。

實踐證明,對電子產品設計師尤其是線路板設計人員來說,即使電路原理圖設計正確,可是如果印制電路板設計不當,也會對電子設備的可靠性產生不利影響。同時產品的可制造性(工藝性)也是一個必須要考慮的因素,如果線路板設計不符合可制造性(工藝性)要求,將大大降低產品的生產效率,提高了生產成本,在嚴重的情況中甚至會導致所設計的產品根本無法制造出來。因此,在設計印制電路板的時候,應學會掌握各種電路設計技巧,注意采用正確的設計方法。為此,我們在《電子CAD》課程的教學內容方面做了全面的創新,增加了PCB設計技巧及可制造性應用技能,充分提高了課程的教學質量,增強了技能課程的實踐性。

1 PCB布局技巧

在設計中,布局是一個重要的環節。布局結果的好壞將直接影響布線的效果,所以合理的布局是PCB設計成功的第一步。

考慮整體美觀,一個產品的成功與否,一是要注重內在質量,二是兼顧整體的美觀,這樣兩者都較完美才能認為該產品是成功的。同時我們還要注意一些問題如:

1)布局的首要原則是保證布線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關系的器件放在一起 ,避免走線太長;

2)數字器件和模擬器件要分開,盡量遠離,避免干擾;

3)去耦電容盡量靠近器件的VCC;

4)放置器件時要考慮以后的焊接,同時還有散熱,不要太密集;

5)多使用軟件提供的Array和Union功能,提高布局的效率。

2 PCB布線技巧

一般來講PCB設計軟件提供的手工布線功能十分強大,包括自動推擠、在線設計規則檢查(DRC),自動布線由Specctra的布線引擎進行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工―自動―手工。

2.1 布線是PCB設計過程中的一個重要環節,所有的前期準備工作都是為它而做的,而在整個PCB設計過程中,就屬布線的設計過程技巧最細、限定最高。PCB布線有單面、雙面及多層布線,方式有兩種:自動及交互式布線,在自動布線之前,可預先用交互式對要求比較高的線進行布線,輸入端與輸出端的邊線不應相鄰平行,這樣可避免產生反射干擾。在必要時,可加地線進行隔離,且兩相鄰層的布線要互相垂直,因為平行比較容易產生寄生耦合。

2.2 電源、地線的處理。即使在整個PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能下降,有時甚至影響到產品的成功率。每個從事電子產品設計的工程師都明白,為何會產生電源線與地線之間的干擾,現只對降低式抑制干擾作以表述。要在電源、地線之間加上去耦電容。盡量加寬電源及地線,最好是地線比電源線寬,其關系為:地線>電源線>信號線。因此對電源、地線的布線要認真對待,把電源、地線所產生的噪音干擾降到最低限度,以保證產品的質量。

使用大面積銅層作地線,在印制板上把沒被使用的地方都與地相連,作地線使用或是做成多層板,電源,地線各占用一層。

2.3 數字電路與模擬電路的共地處理?,F在大部分的PCB不再是單一功能電路(數字或模擬電路),而是由數字電路和模擬電路兩種電路構成的。因此在布線時就需要考慮這兩種電路之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。

3 可制造性分析

現代電子電路產品的生產基本都是依靠SMT,因此我們在設計的時候就必須要考慮SMT的制造過程,這樣我們設計出來的產品才能符合生產的要求,在這里我以一個多功能燈為例。

多功能燈組成結構分析

多功能燈的主要組成有:LED燈頭、螺旋鋼管燈頭支臂、三防外殼、帶導線充電電池(MiNMaX LICI8650)、電源插座(DC-005 2.1MM內芯)、按鈕、主控板(50mm*32mm)。

在SMT生產工藝流程中,通常把SMT分為掛膠制程(波峰焊)和錫膏制程(回流焊)。它們的主要區別為:貼片前的工藝不同,前者使用貼片膠,后者使用焊錫膏。貼片后的工藝不同,前者過回流爐只起固定作用、還須過波峰焊,后者過回流爐起焊接作用。那么在設計和選擇主控板的的時候除了考慮以上特點,我們就要考慮下面的幾個問題:

1)拼板是否用陰陽板及各自優缺點;2)是否采用拼板及拼板的個數。

根據實際生產情況分析得出,多功能燈的主控板采用:雙面錫膏回流焊接工藝。因此我們選擇多功能燈的主控板元件配置圖top層 和bot層將設計出對應的拼版圖,最終設計拼版方案A和方案B如下圖。

論證:主控板正面元件較多,而背面元件較少,照成了元件極度分布不均;元件集中的區域吸熱多,散熱不良,溫度較高,這樣容易造成主控板在進入回流焊接時板子的翹曲。方案A和方案B比較,后者較前者的合理性更好,故選擇方案B。

采取此種拼版形式的原因:一是可以充分利用SMT長線的優勢,以達到更高的打件效率;二是節省網板;三是此板若(下轉第76頁)(上接第89頁)做單面板,要采用手工焊接元器件,降低了生產效率。

采用此種拼版形式的優點:

1)降低了生產成本。

2)采用陰陽板,在開始編制程序的時候就可以節省優化程序的時間。采用陰陽板,也就是將兩面的程序合成一個程序來做,這樣只要針對一個程序來考慮優化條件。

3)采用陰陽板,在附加工具和輔料方面也會有很大的節?。ㄡ槍Σ糠之a品來說)。比如,鋼網就可以少做一片,如果需要托盤的話,那么節省的物料就會更多。

4)在生產效率上面來說,可以提高產量。原因是在生產過程中不需要換產,那么這部分時間就會多生產產品。還有就是由于陰陽板是一個貼裝程序,這樣在生產的時候就比兩面程序,減少了一半的基板搬運時間,這部分時間又可以多生產產品。

這些PCB技巧在我們的平時課堂教學及高職教材上面總是容易被忽視,可是對PCB專業人員來說卻是必需掌握的。因此,在本門課程教學上,我們增加了這些PCB設計技巧及可制造性分析,達到了對課程改革的職業目標要求。

【參考文獻】

[1]比秀梅周南權.電子線路板設計項目化教程[M].化學工業出版社,2010.

電橋電路范文5

要掌握初中物理電路故障的分析方法就必須先了解初中物理電路故障的類型及其成因.

電路是電源、用電器、開關和導線組成的電流的路徑,通常有串聯、并聯兩種方式.電路故障的基本類型有兩種:斷路和短路.

斷路是指電路中某處斷開,造成整個電路開路,電路中無電路,有電器無法工作,其形成原因有:(1)連接電路時導線未接好或斷開;(2)燈泡燈絲燒斷,即用電器損壞;(3)燈泡或用電器接觸不良.

短路分為電源短路和用電器短路兩種:

電源短路指導線(或電流表)不經過用電器而直接接到電源兩極,導致電路中電流過大,燒壞電源甚至引起火災,因而這是絕對禁止的.

較常見的是串聯電路中的一個用電器發生局部短路,是因為用電器兩端被導線直接接通而導致用電器無法正常.

初中物理簡單電路的故障題型幾乎都是針對斷路和用電器局部短路兩種原因,因此分析總結電路故障判定的方法和技巧也是圍繞斷路和用電器局部短路而展開的.初中物理電路故障的判定方法多樣化,其中較為簡單且比較直觀的判定方法是如導線、小燈泡、電流表、電壓表等電路元件判斷,本文中將就這幾種器材的使用判定方法進行簡單的歸納總結.

1使用導線判定電路故障

物理電學中,導線作為電流流動的載體,其特征是電阻很小,可以忽略不計.簡單模擬電路中的導線電阻通常視為零,導線既可以作為輸送電流的通道,又極容易造成短路問題出現,使用導線判定電路故障,正是利用其能造成短路這一特點.

例1

如圖1所示,閉合開關S,燈L1和L2均不亮.其中某個電路元件發生故障,請找出其中發生故障的元件.

分析

觀察電路圖,L1與L2是串聯方式,根據題意可知故障是其中某個元件斷路,利用導線并聯短路的方法可查找出斷路的元件.

方法:將導線依次接在ab、bc、cd兩點間,若電路中燈亮了,則與導線并聯處元件斷路.如接ab兩點間,其作用是將L1燈泡短路,若L2燈亮,則說明L1燈斷路;若L2燈不亮,則可能是L2燈斷路或可能是開關S斷路,依次接入bc、cd以上述方法可最終找出故障.

2使用小燈泡判定電路故障

使用小燈泡判定電路故障時,通常是將小燈泡并聯在待判定用電器兩端,與之構成并聯,再利用并聯電路各支路用電路互不影響的特點,進行分析判斷.

例2

如圖1所示,閉合開關S,發現燈泡L1、L2均不亮,電路中某個元件發生故障,現有規格與L1,L2相同且完好的燈泡L′,試找出電路故障.

分析

根據題中所給提示,很明顯該電路故障是斷路,則可利用L′與各電路元件并聯,找出其故障.

方支:將L′依次接在ab、bc、cd兩點間,若電路中有燈發光且L′也發光,則與L′并聯處元件斷路.

3使用電流表判定電路故障

電流表是測量電路中電流大小的儀器,其正確使用方法是必須與被測用電器串聯.一般情況下,電流表不能與被測用電器并聯,原因是電流表內阻非常小,類似于導線,其電阻可等同于零,因此如果電流表并聯,則用電器被短路,電流表可能被損壞.

3.1電流表判定電路故障的方法之一

在不會發生電源短路的前提下,將電流表并聯在用電器兩端使其短路,觀察其他用電器工作情況以及電流表是否有示數.

例3

如圖1所示,閉合開關S,燈泡L1、L2均不亮,電路中某個元件發生故障,現有電流表一個,請利用電流表找出電路中的故障.

分析

根據題中所給提示,可以判定電路故障是斷路,可利用電流表與導線相同的特點,將電流表并聯在各元件兩端,找出故障原因.

方法:將電流表依次并聯在ab、bc、cd兩點間,若電路中燈泡發光且電流表有示數,則與電流表并聯處發生斷路.

3.2電流表判定電路故障的方法之二

結合串聯、并聯電路中電流的規律以及歐姆定律等物理知識,綜合分析判斷.

例4

如圖2所示,閉合開關后,兩個電流表的示數相同,判斷電路出現的故障.

分析

觀察電路圖L1、L2是并聯,A1電流表測L1支路電流,A電流表測干路電流,根據并聯電路中電流的規律:并聯電路中,干路總電流等于各支路電流之和,則A電流表示數應等于L2燈與L1燈電流之和,現兩電流表示數相等,則說明L2支路無電流,即L2支路可能斷路,結合該電路是并聯,所以電路故障是燈L2斷路.

4使用電壓表判定電路故障

電壓表是測量用電器兩端電壓的儀器,正確使用方法是并聯在用電器兩端.電壓表不能串聯在電路中,因其內部電阻很大,串聯時會造成斷路故障.

在初中物理電路故障分析題型中,大多數都會涉及到電壓表,掌握利用電壓表分析電路故障的方法既適用又重要.

使用電壓表分析判定串聯電路故障時,可以分兩步:

第一步根據題意初步斷定電路的故障類型,即斷路或局部短路;

第二步結合不同故障時電壓表有無示數判定故障.

4.1電路是斷路故障

(1)電壓表有示數且示數等于或接近于電源電壓時,則與電壓表并聯用電器斷路,因為斷路處電阻無窮大,根據串聯電路中電阻分壓規律,斷路處兩端電壓接近于電源電壓.

(2)電壓表無示數,則與電壓表并聯用電器無故障,因為斷路處電壓接近于電源電壓,根據串聯電路電壓規律,則無故障的用電器兩端電壓很小,接近于零.

4.2電路是短路故障

電橋電路范文6

關鍵詞:串并聯 動態 電路 快捷

DOI:

10.16657/ki.issn1673-9132.2016.04.156

在中學物理的電學習題中,經常會遇到這樣一類問題:電源電壓不變,由于可變電阻阻值變化,或者說某個開關閉合或斷開引起阻值變化,然后讓你判斷電路的電流、各電阻兩端的電壓以及電功率怎樣變化。學生對這樣的問題感到非常棘手,其實這是有規律可循的。大部分物理教師都會用常規思考方式告訴學生解題思路,我稱之為基本思路,也是考查學生對電路的深刻認識,這是非常好的。一般解題過程大致是這樣的:首先弄清電路的串并聯關系,然后根據電壓、電阻、電流間的變化關系,在尋找變量的同時,要注意哪些是不變的物理量,便可以順利解決問題。因為電阻、電流和電壓是彼此關聯的,要想處理好這類問題,主要解決好以下幾個環節:局部電阻的變化整個電路的電阻的變化總電流的變化局部定值電阻電壓的變化局部電流的變化。我們現在可以拿一道題為例子:

[案例一] 滑動變阻器阻值的變化問題

[A][S][R1][R2] [V]

圖1

在如圖1所示的電路中,R1是定值電阻,電源電壓U保持不變,當滑動變阻器滑片向右移動時,電壓表、電流表的示數如何變化?

分析:滑片向右移動時,滑動變阻器接入電路的電阻R2變大,由于R1是定值電阻,所以串聯電路的總電阻R串=R1+R2變大,串聯電路的電流I=U/R串,因U恒定不變,R串變大,所以I變小,電流表示數就變小。定值電阻兩端的電壓U1=IR1,因為I變小,而R1不變,所以U1變小,電壓表示數變小。即分析思路流程如下(表示增大,表示減小):

R2R串(U不變)IU1(R1不變)

思考:若要判斷滑動變阻器兩端電壓U2,能否根據U2=IR2來判斷U2的變化?回答顯然是否定的,因為I和R2都是變化的,而此時的問題切入點應是R1的阻值不變,再根據U2=U-U1,因U恒定不變,U1減小,則U2增大分析思路流程如下:

R2R串I(R1不變)U1U2(U不變)

這樣的過程可能看起來不是太麻煩,一般學生都能理解,如果再有更復雜的電路類似同樣的問題那會怎樣呢?如果電路的電表個數都增多了,分析用基本思路是可行的,但如果是選擇題,那我們就應該認真思考一下這種題花費的時間問題。在前些年的高考題中常有電路題作為物理選擇題的壓軸題,其實學生不是不會,而是時間,大部分時間思考電路。我曾經試過估測了一下一個思路清晰、反應敏捷的學生做這樣的壓軸題,大約需要3-5分鐘,有人說時間很快啊,但是如果用更快的方法幾十秒解決豈不是更好?

下面我介紹一個方法來解答這樣的動態電路問題,我起名字叫“串并聯法”。在這首先向大家介紹一下什么叫串聯?什么叫并聯?我給它賦予不同于課本的概念理解,首先電路我們只看部分支路,以電流為準,如果電流流經一個用電器,又流經另一個用電器,那么我們就叫這兩個用電器串聯。(書本上串聯電路電流相等)而這里電流不一定相等,這是一種中學階段新的定義。反過來,如果電流流經一個用電器,而不流經另一個用電器那么我們就叫這兩個用電器并聯。結論是:與動態電阻是串聯的用電器產生的變化與電阻相反,與其并聯的用電器變化相同。(這種變化指數值上大小變化)為了驗證一下我們拿案例一起來看下:判斷兩個表的變化一個是電壓表,一個是電流表,那根據我們的串并聯定義判斷出電壓表與電流表都與滑動變阻器是串聯關系(流過滑動變阻器的電流都流過了兩個電表),所以,當滑動變阻器向右滑動,阻值增大那兩個電表的示數都應該減小。很快就得出正確結果??梢员容^兩種方法不難看出“串并聯法”簡單有效,節省了不少時間。對于更復雜的電路用起來也是一目了然。我們用案例二來看一下:

[案例二] 如圖2所示電路,當滑片向右滑動時,各表的示數如何變化?

[R2] [A2] [V] [R1] [A1] [A3][S][R3]

圖2

用基本思路分析:此電路是混聯電路,R1和R2并聯再與R3串聯,電流表A1,A2,A3分別測通過R1、R2和干路的電流,電壓表測量的是滑動變阻器兩端的電壓,滑動變阻器的阻值增大,并聯電路的等效電阻沒有變化,當滑片向右滑時,R3變小,則R總變小,總電流變大,這時的切入點是R并不變,U并變大,因而I1和I2變大,又由于U不變,U3變小。分析思路的流程如下:

R2R串I串(R并不變)[R1不變

U并

R2不變][

][I1

U3

I2]

如果我們用串并聯法,不難看出流過滑動變阻器的電流都要流過三個電流表而不通過電壓表,所以三個電流表的示數變化與變阻器大小變化相反,而電壓表變化與變阻器變化相同,滑片向右,變阻器阻值變小,所有電流表都增大而電壓表減小,與基本思路分析結果完全一致。

這種“串并聯法”有效快速地解決了學生棘手的動態電路問題,大大節省了做類似題的時間。更值得肯定的是這種方法還有別的應用,只要變化一下思想,把動態電路問題,不僅僅是判斷電表這樣簡單的,還有解其他類型問題也不為一個好的思路。

[案例三] 動態問題變型

如圖3所示電路中,三只燈泡原來都正常發光,當滑動變阻器的滑動觸頭P向右移動時,試分析燈泡明暗變化。

[L2] [P] [R][L3][L1][R0] [8]

圖3

這里面沒有電表,而是分析燈泡隨變阻器的變化,但我們仍可以把電表根據需要放入電路中幫助解題。對于這個問題的判斷,我們完全用電流表代替3個燈泡,這樣我們可以來看一下,如果滑片向右滑動,變阻器阻值在增大,那么根據我們的結論,看燈泡L1和L3與滑動變阻器是串聯,L2與滑動變阻并聯,則L1、L3上的電流變小,L2上的電流變大,所以L1、L3變暗,L2變亮,這是一個簡單的變型,不過這樣用起來也挺方便,下面我們來看另一個應用。

[案例四] 電路故障問題分析

如圖4所示的電路,當閉合開關時,燈L1、L2正常發光。由于電路出現故障,突然發現燈L1變亮,燈L2變暗,電流表的讀數變小。試根據上述現象判斷,發生的故障可能是( )。

A.R1斷路 B.R2斷路 C.R3短路 D.R4短路

[L1] [A] [L2] [R2][R1][R3]

圖4

這個問題分析起來就比較麻煩,可我們仍用“串并聯”來分析,當R1斷開相當于滑動變阻阻值增大,可以認為無窮大,再看其他燈泡L1與R1并聯,L2與R1串聯,電流表A與R1串聯所以L1變亮,L2變暗,電流表A減小,問題就自然解決了。

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