㈠ 分析電路的幾種方法求解
求解電路方法從宏觀上說有兩種: 一是等效變換法,二是程序化方法。(一)利用等效變換,逐步化簡電路,應用歐姆定律(VCR)和全電路歐姆定律計算 (包括簡單KCL和KVL),最終求出未知的電流與電壓。等效變換法有電阻的串聯與並聯,電阻Y-△變換,電源串聯與並聯,電壓源與電流源等效變換、戴維南等值變換等,等效變換法改變了電路結構。(二)程序化方法不需要改變電路結構,分析電路有固定程式,對任何線性電路均適用,便於數學軟體求解。以支路電流為例,①設定各支路電流的參考方向,②列寫KCL、KVL方程及VCR關系式,列寫受控電源的輔助方程,若微分方程再加初始值方程,③將方程組輸入計算機的數學軟體求出未知量 (或未知函數)。電阻電路對應實系數線性方程組,正弦穩態電路對應復系數線性方程組,時域電路對應線性微分方程組。■在計算機未普及的年代、在傳統教學的版書運算中、在面對不太復雜電路時、在不允許使用計算機的場合 (如考試),通常採用電路的等效變換法。該方法將原電路轉換為簡單電路後使用歐姆定律較多,淡化了KCL和KVL的核心地位。大型電路無法使用等效變換法,只能採取程序化方法。程序化方法使我們真正感受到KCL、KVL、VCR(關聯與非關聯)在求解電路中的核心地位。
㈡ 測電阻的10種方法
十種測電阻方法歸納
(一)伏安法測電阻
伏安法測電阻是初中物理中一個重要的實驗,本實驗可以利用電壓表和電流表分別測出
未知電阻Rx的電壓、電流,再用歐姆定律的變形公式求出Rx的阻值。由於電壓表也叫伏
特表,電流表也叫安培表,所以這種用電壓表、電流表測電阻的方法叫'伏安法'。
1.原理:由歐姆定律 推出
2.電路圖:(見圖 1)
3.器材:小燈泡(2.5V)、電流表、電壓表、開關、電池阻(3V)、定值電阻(10Ω)、
滑動變阻器、導線。
4.注意點:
ⅰ連接電路時,開關應斷開,滑動變阻器應調到最大阻值處。
ⅱ滑動變阻器的作用:
(1)保護電路;
(2)改變小燈泡兩端的電壓和通過的電流。
ⅲ本實驗中多次測量的目的是:測出小燈泡在不同情況(亮度)下的電阻。
5.實驗步驟:
(1)根據電路圖把實驗器材擺好。
(2)按電路圖連接電路。
(在連接電路中應注意的事項:①在連接電路時,開關應斷開。②注意電壓表和電流表
量程的選擇,'+'、'-'接線柱。③滑動變阻器採用'一上一下'接法,閉合開關前,滑
片應位於阻值最大處。)
(3)檢查無誤後,閉合開關,移動滑動變阻器的滑片(注意事項:移動要慢),分別
使燈泡暗紅(燈泡兩端電壓 1V)、微弱發光(燈泡兩端電壓 1.5V)、正常發光(燈泡兩端
電壓 2.5V),測出對應的電壓值和電流值,填入下面的表格中。
實驗次數 燈泡亮度 電壓 U/V 電流 I/A 電阻 R/Ω
1 燈絲暗紅 1
2 微弱發光 1.5
3 正常發光 2.5
同時,在實驗過程中,用手感受燈泡在不同亮度下的溫度。隨著燈泡亮度的增加,燈泡
的溫度 升高。
(4)算出燈絲在不同亮度時的電阻。
6.分析與論證:
展示的幾組實驗表格,對實驗數據進行分析發現:燈泡的電阻不是定值,是變化的。
是什麼原因使燈絲的電阻發生變化的呢?是電壓與電流嗎?
難點突破:(我們對比一個實驗如圖 2:用電壓表、電流表測定值電阻的阻值 R)
發現:R是定值,不隨電壓、電流的變化而變化。
通過論證,表明燈絲的電阻發生改變的原因不在於電壓與電流,那是什麼原因造成的
呢?我們在前面學過,影響電阻大小的因素有哪些?(材料、長度、橫截面積和溫度。)
那是什麼因素影響了燈絲的電阻呢?(是溫度。)溫度越高,燈絲電阻越大。這個實驗
再一次驗證了這一點。
(二)測電阻的幾種特殊方法
1.只用電壓表,不用電流表
方法一:如果只用一隻電壓表,用圖 3所示的電路可以測出未知Rx的阻值。
具體的作法是先用電壓表測出Rx 兩端的電壓為Ux;再用這只電壓表測出定值電阻R0
兩端的電壓為U0。根據測得的電壓值Ux、U0和定值電阻的阻值R0,可計算出Rx的值為:
用這種方法測電阻時一隻電壓表要連接兩次。
方法二:如果只用一個電壓表,並且要求只能連接一次電路,用圖 4所示的電路可以測
出未知Rx的阻值。
具體的作法是先閉合S1,讀出電壓表的示數為U1,再同時閉合S1 和S2,讀出這時電
壓表的示數為U2。根據測得的電壓值U1、U2和定值電阻的阻值R0。
根據分壓公式可計算出Rx的值:
方法三:如果只用一個電壓表,並且要求只能連接一次電路,用圖 5所示的電路可以測
出未知Rx的阻值。
具體的作法是先把滑動變阻器的滑片 P 調至 B 端,閉合開關,記下電壓表示數U1;把
滑動變阻器的滑片 P調至 A端,記下電壓表示數U2。根據測得的電壓值U1、U2和定值電阻
的阻值R0,可計算出Rx的值:
以上方法,需要測量兩次電壓,所以也叫'伏伏法';根據所給器材有電壓表和一個已
知阻值的電阻R0,所以又叫'伏阻法'。
2.只用電流表,不用電壓表
方法一:如果只用一隻電流表,用圖 6所示的電路可以測出未知Rx的阻值。先後用電
流表測出通過R0 和Rx的電流分別為I0、Ix,根據測得的電流值I0、Ix 和定值電阻的
阻值R0,根據分流公式可計算出Rx的值為
方法二:用圖 7所示的實驗電路也可以測出未知Rx的阻值。先閉合開關S1,讀出電
流表的示數為 I1,再斷開S1閉合S2,讀出這時電流表的示數為 I2。根據測得的電流值 I1、
I2和定值電阻的阻值R0。
根據分流公式可計算出Rx的值:
方法三:如果只用一個電流表,並且要求只能連接一次電路,用圖 8所示的電路也可以
測出未知Rx的阻值。
具體的作法:是先閉合開關 S1,讀出電流表的示數為 I1,再同時閉合 S1、S2,讀出這
時電流表的示數為 I2。根據測得的電流值 I1、I2和定值電阻的阻值R0。
計算過程如下:設電源電壓為U,當只閉合 S1時,根據歐姆定律的變形公式U=I(R
x+R),可得U=I1(Rx+R0)①;當再同時閉合 S1、S2,R0 被短路,這時有:U=I2Rx
②。
聯立①②解方程組得
方法四:如果只用一個電流表,並且要求只能連接一次電路,用圖 9所示的電路也可以
測出未知Rx的阻值。
具體的作法:把滑動變阻器的滑片 P 調至 A 端,讀出電流表的示數為 IA,再把滑動變
阻器的滑片 P 調至 B 端,讀出這時電流表的示數為 IB。根據測得的電流值 IA、IB和定值電
阻的阻值RAB。同樣可計算出Rx的值:
以上方法,需要測量兩次電流,所以也叫'安安法';根據所給器材有電流表和一個已
知阻值的電阻R0,所以又叫'安阻法'。
總之,用伏安法測電阻的基本原理是測定電阻兩端的電壓和流過電阻的電流。在缺少器
材(電流表或電壓表)的情況下,我們可用間接的方法得到電壓值或電流值,仍然可以測量
電阻的阻值。因此,在進行實驗復習時要特別重視原理的理解,這是實驗設計的基礎。
3.等效替代法
方法一:用圖 10 所示的電路也可以測出未知Rx的阻值。當 S扳到 A時電流表的示數
為 I,再將 S 扳到 B時,調節 R0(電阻箱)的電阻,使電流表示數仍為 I,即 RX=R0。
方法二:若只有一隻電壓表和電阻箱,則可用替代法測電阻的阻值,如圖 11 所示。先
合上開關 S1,把單刀雙擲開關 S2打到 1,調節滑動變阻器的阻值,使電壓表有一合適的示數
U0。再把單刀雙擲開關 S2打到 2,調節電阻箱的阻值,使電壓表的示數仍為 U0,則此時電阻
箱的示數即為待測電阻 Rx的阻值,即 RX=R0。
等效法雖然也有一塊電壓表或一塊電流表,但在電路中的作用不是為了測量出電壓或電
流,而是起到標志作用。
三、典型例題
1.有一個阻值看不清的電阻器 Rx,要測出它的電阻值。
(1)小明按圖 12 的電路圖連接好電路,檢查無誤後閉合開關 S,觀察到電壓表的示數
為 1.6V,電流表的示數如圖 13所示,則通過電阻器 Rx的電流為_____A,Rx的電阻為____Ω。
(2)圖 14是小虎做這個實驗連接的實物圖,請你指出其中的三個錯誤或不妥之處。
①____________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________;
③____________________________________________________________________。
分析與解:
(1)在對電壓表、電流表讀數時,要先看清接線柱找到對應的量程,弄清分度值,再根
據指針的位置進行讀數。圖乙中根據接線柱確定是按 0~0.6A量程進行讀數,對應的分度值
為 0.02A,因此讀數為 0.2A+0.02A×6=0.32A。
(2)電路的錯誤一般都是電流表、電壓表和滑動變阻器連接錯誤。先看電流表,是串聯
連接沒錯,從圖乙看量程也沒錯,但電流是從負接線柱流進,這是不正確的。再看滑動變阻
器,接線方法顯然錯誤,這樣接入電路的是它的最大電阻,移動滑片電阻不變。電壓表是並
聯連接,正負接線柱連接正確,但量程過大,因為電源電壓不超過 3V,選小量程測量結果
要相對准確些。
答案:(1)0.32;5 。
(2)①電流表的正負接線柱接反了;
②把滑動變阻器的電阻線兩端接入電路,無法改變電阻大小;
③電壓表的量程選大了。
2.物理課上老師請同學們設計一個測量未知電阻 Rx 的實驗,各組同學都提出了
自己的設計方案,下列是兩組同學的設計情況。
(1)甲組同學決定採用伏安法,請你在虛線方框內幫他畫出實驗電路圖。並說明所需
測量的物理量:①___________; ②___________;
(2)乙組同學設計了不同的方案,經討論後同學們達成共識,設計的電路如圖 15,以
下是他們的實驗操作步驟:
①按電路圖連接好實物電路。
②_______________________________________________________。
③_______________________________________________________。
(3)請你用所測物理量寫出兩種方案未知電阻 Rx的數學表達式:
甲組:Rx=___________。乙組:Rx=___________。
分析與解:本題同時考查了伏安法測電阻和只用一隻電流表測電阻兩種不同的電阻測量
方法。在伏安法測電阻的電路圖中,要用一隻電壓表和一隻電流表分別來測未知電阻的電壓
和電流,特別是別忘了串聯一隻滑動變阻器,需要測量的物理量是未知電阻的電流和電壓。
只用一隻電流表來測電阻,電源電壓未知,如果只測出一次電流值,無法求出未知電阻的阻
值,我們可以設法測出兩次電流值,分流公式解出未知電阻 Rx 的阻值。具體做法是:先斷
開開關,讀出電流表的示數為I1;再閉合開關,讀出電流表的示數為I2,再根據分流公式
求出Rx和電源電壓U。
答案:(1)如圖 16 ①未知電阻兩端的電壓U;
②通過未知電阻和電流I。
(2)②斷開開關,讀出電流表的示數為I1
③閉合開關,讀出電流表的示數為I2
(3)U/I; I1R0/(I2-I1)。
3.要測一個阻值未知的電阻Rx的阻值.提供的器材:電源(電壓不變)、兩個
開關、一個電流表、一個已知阻值為R0 的定值電阻和若干條導線。請你想辦法測出Rx 的
阻值,要求只需連接一次電路即可,寫出你設計的實驗方案。
分析與解:本題考查了只用一隻電流表測電阻的方法。只用一隻電流表來測電阻,電源
電壓未知,如果只測出一次電流值,無法求出未知電阻的阻值,我們可以設法測出兩次電流
值,再利用並聯分流公式解出未知電阻 Rx 的阻值;或電源電壓一定,利用局部短路,列出
等式。
答案:[1]電路圖(見圖 17):
[2]實驗步驟:
(1)按照電路圖連接好電路
(2)閉合開關 S1,斷開 S2,記下電流表示數 I1
(3)閉合開關 S2,斷開 S1,記下電流表示數 I2
(4)整理實驗器材。
[3]待測電阻Rx的表達式:
(也可以:)
[1]電路圖(見圖 18):
[2]實驗步驟:
(1)按照電路圖連接好電路
(2)只閉合開關 S1,記下電流表示數 I1
(3)開關 S1、S2都閉合,記下電流表示數 I2
(4)整理實驗器材。
[3]待測電阻Rx的表達式:
4. 現在要測定標有'3.6V 0.32A'燈泡正常發光時的燈絲電阻,給你的器材如下:
開關
一隻,導線若干,4.5V 和 6V 的電源各一套(電源電壓恆定),量程為 0.6A、3A 的電
流表和 3V、15V的電壓表各一隻,'5 2A'和'10 1A'的滑動變阻器各一隻。測量時
電表示數必須超過所用量程的一半。
(1)應選擇電壓為______________V的電源;
(2)電流表量程應選擇______________A;
(3)電壓表量程應選擇______________V;
(4)滑動變阻器的規格應選擇______________;
(5)畫出符合本實驗要求的電路圖。
分析與解:本題是一道運用伏安法測電阻的設計性實驗題,主要考查伏安法測電阻的原
理、串並聯電路特點、實驗設計和實驗器材選擇。題中要求'測量時電表示數必須超過所用
量程的一半',為達到這一要求,必須選擇電壓為 6V 的電源(請同學們想一想,這是為什
么?)。由於小燈泡正常發光時的電流為 0.32A,要滿足題中的要求,電流表必須選擇量程
為'0.6A'的,電壓表必須選擇量程為'3V'的。據歐姆定律可估算出小燈泡的燈絲電阻 R
燈,即 。將滑動變阻器串聯在電路中起分壓作用,其阻值設
為 R,據歐姆定律有 代入上式解得
。所以滑動變阻器應選'10 、1A'的。由於所選電壓表的量程小於小燈泡正
常發光時的額定電壓,因此應將電壓表並接在滑動變阻器的兩端,這樣小燈泡兩端的
電壓等於 6V減去電壓表的示數。
答案:
(1)6;
(2)0.6;
(3)3;
(4)'10 、1A';
(5)如圖 19。
㈢ 數字電路分析和線性電阻電路分析有區別嗎
個人認為,僅供參考:
數字電路分析是在邏輯代數分析的基礎上,對相關數字電路進行邏輯形式與功能上的分析,涉及到具體電路的構成,如單個與非門的分析還是基於基礎電路的分析。
電阻電路的分析主要再於支路迴路的電壓電流,元件功率的相關分析,應該說一些分析方法也是提高深入理解數字電路物理構成的前題。
綜合來講,數字電路分析是建立在電阻電路分析方法的基礎之上的,只是又有特有的數字邏輯分析方法。即有明顯又承上起下的聯系
㈣ 關於《電路》中電路分析的幾種方法(迴路電流法、支路電流法、結點電壓法等等)的比較問題
建議你根據歐姆定律的基本准則推導基爾霍夫定律。
只有明白各種電路分析方法的原理才能有效分析電路。
我給你一個推導基爾霍夫電壓定律的簡要方法:
一條導線任意時刻,其電阻為0,這意味著導線兩端的電壓為0。推廣之,無論這條導線兩端接什麼樣的電路,導線兩端的電壓始終為0,也就是導線所連接的各支路電壓代數和為0。
從而得出基爾霍夫電壓定律的結論。
㈤ 等效電阻的三種求法
等效電阻
幾個連接起來的電阻所起的作用,可以用一個電阻來代替,這個電阻就是那些電阻的等效電阻。也就是說任何電迴路中的電阻,不論有多少只,都可等效為一個電阻來代替。而不影響原迴路兩端的電壓和迴路中電流強度的變化。這個等效電阻,是由多個電阻經過等效串並聯公式,計算出等效電阻的大小值。也可以說,將這一等效電阻代替原有的幾個電阻後,對於整個電路的電壓和電流量不會產生任何的影響,所以這個電阻就叫做迴路中的等效電阻。
就是用一個電阻代替串聯電路中幾個電阻,比如一個串聯電路中有2個電阻,可以用另一個電阻來代替它們。首先把這兩個電阻串聯起來,然後移動滑動變阻器,移動到適當的地方就可以,然後記錄下這時的電壓與電流,分別假設為U和I。然後就另外把電阻箱接入電路中,滑動變阻器不要移動,保持原樣,調整變阻器的阻值,使得電壓和電流為I和U。
在電路分析中,最基本的電路就是電阻電路。而分析電阻電路常常要將電路化簡,求其等效電阻。由於實際電路形式多種多樣,電阻之間聯接方式也不盡相同,因此等效電阻計算方法也有所不同。本文就幾種常見的電阻聯接方式,談談等效電阻的計算方法和技巧。
一、電阻的串聯
以3個電阻聯接為例,電路如圖1所示。
根據電阻串聯特點可推得,等效電阻等於各串聯電阻之和,即
由此可見:
(1)串聯電阻越多,等效電阻也越大;
(2)如果各電阻阻值相同,則等效電阻為R=nR1
二、電阻的並聯
電路如圖2所示。
根據電阻並聯特點可推得,等效電阻的倒數等
於各並聯電阻倒數之和,即:
上述結論能否推廣使用呢?即如果一個電阻是另一個電阻的3倍、4倍,,n倍。
例如,128電阻分別與48、38、28、18電阻並聯(它們的倍數分別是3、4、6和12倍),等效電阻如何計算?
不難看出:當一電阻為另一電阻的n倍時,等效電阻的計算通式為
三、電阻的混聯
在實際電路中,單純的電阻串聯或並聯是不多見的,更常見的是既有串聯,又有並聯,即電阻的混聯電路。
對於混聯電路等效電阻計算,分別可從以下兩種情況考慮。
1.電阻之間聯接關系比較容易確定
求解方法是:先局部,後整體,即先確定局部電阻串聯、並聯關系,根據串、並聯等效電阻計算公式,分別求出局部等效電阻,然後逐步將電路化簡,最後求出總等效電阻。
例如圖3所示電路,從a、b兩端看進去,R1與R2並聯,R3與R4並聯,前者等效電阻與後者等效電阻串聯,R5的兩端處於同一點(b點)而被短接,計算時不須考慮,所以,等效電阻:
值得注意的是:等效電阻的計算與對應端點有關,也就是說不同的兩點看進去,等效電阻往往是不一樣的,因為對應點不同,電阻之間的聯接關系可能不同。
例如圖3,若從a、c兩點看進去,R1與R2並聯,R3與R4就不是並聯,而是串聯(但此時R3+R4被短接),這樣,等效電阻為:
Rac=R1MR2
同理,從b、c看進去,R1與R2串聯(被短接),R3與R4並聯,等效電阻:
Rbc=R3MR4
2.電阻之間聯接關系不太容易確定
例如圖4所示,各電阻的串、並聯關系不是很清晰,對初學者來說,直接求解比較困難。所以,可將原始電路進行改畫,使之成為電阻聯接關系比較明顯的電路,然後再進行計算。
具體方法步驟如下:
(1)找出電路各節點,並對其進行命名,如圖5所示。
在找節點時需注意:
等電位點屬於同一點,故不能重復命名,如上圖的c點,它是由三個等電位點構成的,命名時必須將它們看成一點。
(2)將各節點畫在一條水平線上,如圖6所示。
布局各節點時需注意:為方便計算,最好將兩端點分別畫在兩頭,如圖6的a、b兩點。
(3)對號入座各電阻,畫出新電路。即將各電阻分別畫在對應節點之間,這樣,就構成了一個與原始電路實質相同,而形式比較簡單明了的新電路了,如圖7所示。最後再求等效電阻。
此方法可稱為節點命名法。它是分析電阻聯接關系比較復雜電路的一種實用的方法。
㈥ 電路分析方法有哪些(定律、定理、步驟、原則)
電路:由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電迴路,稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產生電勢差,電路連通時即可工作。
電流的存在可以通過一些儀器測試出來,如電壓表或電流表偏轉、燈泡發光等;按照流過的電流性質,一般把它分為兩種:直流電通過的電路稱為「直流電路」,交流電通過的電路稱為「交流電路」。
電路問題計算的先決條件是正確識別電路,搞清楚各部分之間的連接關系。對較復雜的電路應先將原電路簡化為等效電路,以便分析和計算。識別分析電路的方法很多,現結合具體實例介紹十種方法。
01特徵識別法
串並聯電路的特徵是;串聯電路中電流不分叉,各點電勢逐次降低,並聯電路中電流分叉,各支路兩端分別是等電勢,兩端之間等電壓。根據串並聯電路的特徵識別電路是簡化電路的一種最基本的方法。
02
伸縮翻轉法
在實驗室接電路時常常可以這樣操作,無阻導線可以延長或縮短,也可以翻過來轉過去,或將一支路翻到別處,翻轉時支路的兩端保持不動;
導線也可以從其所在節點上沿其它導線滑動,但不能越過元件。這樣就提供了簡化電路的一種方法,我們把這種方法稱為伸縮翻轉法。
電流走向法
電流是分析電路的核心。從電源正極出發(無源電路可假設電流由一端流入另一端流出)順著電流的走向,經各電阻繞外電路巡行一周至電源的負極,凡是電流無分叉地依次流過的電阻均為串聯,凡是電流有分叉地分別流過的電阻均為並聯。
等電勢法
在較復雜的電路中往往能找到電勢相等的點,把所有電勢相等的點歸結為一點,或畫在一條線段上。當兩等勢點之間有非電源元件時,可將之去掉不考慮;當某條支路既無電源又無電流時,可取消這一支路。我們將這種簡比電路的方法稱為等電勢法。
㈦ 分析電路的基本方法
常用分析電路的方法有以下幾種:
1;直流等效電路分析法
在分析電路原理時,要搞清楚電路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在沒有輸入信號時,各半導體三極體、集成電路的靜態偏置,也就是它們的靜態工作點。交流電路是指交流信號傳送的途徑,即交流信號的來龍去脈。
在實際電路中,交流電路與直流電路共存於同一電路中,它們既相互聯系,又互相區別。
直流等效分析法,就是對被分析的電路的直流系統進行單獨分析的一種方法,在進行直流等效分析時,完全不考慮電路對輸入交流信號的處理功能,只考慮由電源直流電壓直接引起的靜態直流電流、電壓以及它們之間的相互關系。
直流等效分析時,首先應繪出直流等效電路圖。繪制直流等效電路圖時應遵循以下原則:電容器一律按開路處理,能忽略直流電阻的電感器應視為短路,不能忽略電阻成分的電感器可等效為電阻。取降壓退耦後的電壓作為等效電路的供電電壓;把反偏狀態的半導體二極體視為開路。
2:交流等效電路分析法:
交流等效電路分析法,就是把電路中的交流系統從電路分分離出來,進行單獨分析的一種方法 。
交流等效分析時,首先應繪出交流等效電路圖。繪制交流等效電路圖應遵循以下原則:把電源視為短路,把交流旁路的電容器一律看面短路把隔直耦合器一律看成短路。
3:時間常數分析法
時間常數分析法主要用來分析R,L,C和半導體二極體組成電路的性質,時間常數是反映儲能元件上能量積累快慢的一個參數,如果時間常數不同,盡管電路的形式及接法相似,但在電路中所起的作用是不同的。常見的有耦合電路,微分電路,積分電路,鉗位電路和峰值檢波電路等。
4:頻率特性分析法:
頻率特性分析法主要用來分析電路本身具有的頻率是否與它所處理信號的頻率相適應。分析中應簡單計算一下它的中心頻率,上下限頻率和頻帶寬度等。通過這種分析可知電路的性質,如濾波,陷波,諧振,選頻電路等。