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“替换电路”,一场关于电表读数的游戏

2021-09-26 07:15:30

      

  说到“替换电路”,我相信是有很多人会皱眉头的,太多的学生抱怨这类题型有难度。


  说这种题型有难度,是实话。


  但如果不去总结这类题到底难在哪,不去学会通过捕捉题目中字里行间的隐藏线索,从而帮助自己凝练出解题思路的话,这类题将一直成为同学们在提高自我道路上的一个绊脚石。


   “多种可能”估计是很多同学感到苦不堪言的地方了。替换谁?选择谁替换?电表放在哪个位置?选择什么量程?几个问题一组合起来,不少同学满脑子就只剩下“我是谁?”和“我在哪?”了。


   和同学们一起吐槽完这类题型的棘手之处之后,我们还是要反思,如何才能攻克这类题型。


   第一、对“动态电路”与“串、并联特点”的掌握是基本功


   替换对象或许还不确定,替换规格也还存在多种可能,但两导体之间到底是电流相等(串联),还是电压相等(并联)还没弄明白的话,后期的排查工作则很难找准切入点了。所以,在纠结于选择哪个电阻替换哪个电阻之前,两个对象的电路连接关系一定先要明确。

 

   第二、替换的对象与规格,是为了电表读数服务的


   “替换电路”的题型样式繁复多样,但最后选择谁去替换谁的依据,还得是看电表的“脸色”。细心的同学可能已经注意到了,把所有的替换电路题倒过来看,最后的“审判依据”无外乎是“要使电表指针达到满刻度”、“要使电表偏转角度最大”或“两电表偏转角度相等”等等。因此,与其去纠结“选择谁可以使电表读数符合题目要求”,不如去思考“符合电表读数要求的导体规格,会是在哪个范围内”,这样更容易找到解题入口。


   这边,我们通过三道例题来感受下,面对“替换电路”考题时的一般思路。


例1

电表示数达到满刻度


   

    1、在图所示的电路中,电源电压为20伏且不变,电阻R1的阻值为25欧,滑动变阻器R2上标有“20Ω  2A”字样.闭合电键S,电流表的示数为0.5安.求:


   ①电阻R1两端的电压U1

   ②电阻R1消耗的功率P1

   ③现从阻值分别为10欧、20欧、30欧的电阻中选一个替换电阻R1,同时将一电压表接入电路中,要求:在移动变阻器滑片P的过程中,两电表的指针均能达到某量程的满刻度处(在这过程中电表位置及量程都不能改变),且电路能正常工作.满足以上条件时:

   第一,替换电阻的阻值为     欧.

   第二,电流表选择           量程、电压表选择            量程;电压表接到              处(选填“ab”、“bc”或“ac”).

   第三,计算出滑动变阻器接入电路的阻值范围(要有计算过程).


解题思路



例1
解答过程参考




例2

电表示数变化量最大

  


解题思路




Step1、整理判断顺序与判断依据

   注意:由于电压表的存在只会进一步限定滑动变阻器的阻值变化范围(要考虑电表读数超量程的情况),所以先不必先急着将电压表放到电路中去。


   先来理解一下,这两个最大电流是将整个电源电压加载在定值电阻身上求得的,其用意在于通过将整个电路电流可能的最大值与滑动变阻器允许通过的最大电流进行比较,从而找出合理的分组配对,即


这里我们发现,这两个组合均能使滑动变阻器阻值为零(且电流未超过电流表连城与滑动变阻器允许通过的最大电流),即滑动变阻器两端电压可以达到0V


Step3、讨论电流最小值(滑动变阻器两端电压达到最大)


例2
解答过程参考



例3

两电表偏转角度相同


     3在如图所示的电路中,电源电压为18V且不变,电阻R115Ω,滑动变阻器R2标有“50Ω  1A”的字样。闭合电键S后,移动滑动变阻器的滑片P,求:

  (1)当电流表示数为0.3A时,滑动变阻器两端电压U210s内电流通过电阻R1所做的功W1

  (2)用电阻R0替换定值电阻R1,选择合适的量程,移动滑片,能使电压表变化的角度和电流表变化的角度相同,求

  a替换电阻R0的阻值可能为         (此空不需要写出计算步骤)

  b选定替换定值电阻R0后,移动滑动变阻器滑片,求电流通过R0所消耗的最小功率。

解题思路




例3
解答过程参考



       三道例题当然不能概括所有的替换类型,但抛砖引玉、触类旁通,希望这篇文章能给同学们带来一些启发,再面对“替换电路”的题目时,能够找准题目的出发点,从而形成的解题思路。


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