㈠ 分析电路的几种方法求解
求解电路方法从宏观上说有两种: 一是等效变换法,二是程序化方法。(一)利用等效变换,逐步化简电路,应用欧姆定律(VCR)和全电路欧姆定律计算 (包括简单KCL和KVL),最终求出未知的电流与电压。等效变换法有电阻的串联与并联,电阻Y-△变换,电源串联与并联,电压源与电流源等效变换、戴维南等值变换等,等效变换法改变了电路结构。(二)程序化方法不需要改变电路结构,分析电路有固定程式,对任何线性电路均适用,便于数学软件求解。以支路电流为例,①设定各支路电流的参考方向,②列写KCL、KVL方程及VCR关系式,列写受控电源的辅助方程,若微分方程再加初始值方程,③将方程组输入计算机的数学软件求出未知量 (或未知函数)。电阻电路对应实系数线性方程组,正弦稳态电路对应复系数线性方程组,时域电路对应线性微分方程组。■在计算机未普及的年代、在传统教学的版书运算中、在面对不太复杂电路时、在不允许使用计算机的场合 (如考试),通常采用电路的等效变换法。该方法将原电路转换为简单电路后使用欧姆定律较多,淡化了KCL和KVL的核心地位。大型电路无法使用等效变换法,只能采取程序化方法。程序化方法使我们真正感受到KCL、KVL、VCR(关联与非关联)在求解电路中的核心地位。
㈡ 测电阻的10种方法
十种测电阻方法归纳
(一)伏安法测电阻
伏安法测电阻是初中物理中一个重要的实验,本实验可以利用电压表和电流表分别测出
未知电阻Rx的电压、电流,再用欧姆定律的变形公式求出Rx的阻值。由于电压表也叫伏
特表,电流表也叫安培表,所以这种用电压表、电流表测电阻的方法叫'伏安法'。
1.原理:由欧姆定律 推出
2.电路图:(见图 1)
3.器材:小灯泡(2.5V)、电流表、电压表、开关、电池阻(3V)、定值电阻(10Ω)、
滑动变阻器、导线。
4.注意点:
ⅰ连接电路时,开关应断开,滑动变阻器应调到最大阻值处。
ⅱ滑动变阻器的作用:
(1)保护电路;
(2)改变小灯泡两端的电压和通过的电流。
ⅲ本实验中多次测量的目的是:测出小灯泡在不同情况(亮度)下的电阻。
5.实验步骤:
(1)根据电路图把实验器材摆好。
(2)按电路图连接电路。
(在连接电路中应注意的事项:①在连接电路时,开关应断开。②注意电压表和电流表
量程的选择,'+'、'-'接线柱。③滑动变阻器采用'一上一下'接法,闭合开关前,滑
片应位于阻值最大处。)
(3)检查无误后,闭合开关,移动滑动变阻器的滑片(注意事项:移动要慢),分别
使灯泡暗红(灯泡两端电压 1V)、微弱发光(灯泡两端电压 1.5V)、正常发光(灯泡两端
电压 2.5V),测出对应的电压值和电流值,填入下面的表格中。
实验次数 灯泡亮度 电压 U/V 电流 I/A 电阻 R/Ω
1 灯丝暗红 1
2 微弱发光 1.5
3 正常发光 2.5
同时,在实验过程中,用手感受灯泡在不同亮度下的温度。随着灯泡亮度的增加,灯泡
的温度 升高。
(4)算出灯丝在不同亮度时的电阻。
6.分析与论证:
展示的几组实验表格,对实验数据进行分析发现:灯泡的电阻不是定值,是变化的。
是什么原因使灯丝的电阻发生变化的呢?是电压与电流吗?
难点突破:(我们对比一个实验如图 2:用电压表、电流表测定值电阻的阻值 R)
发现:R是定值,不随电压、电流的变化而变化。
通过论证,表明灯丝的电阻发生改变的原因不在于电压与电流,那是什么原因造成的
呢?我们在前面学过,影响电阻大小的因素有哪些?(材料、长度、横截面积和温度。)
那是什么因素影响了灯丝的电阻呢?(是温度。)温度越高,灯丝电阻越大。这个实验
再一次验证了这一点。
(二)测电阻的几种特殊方法
1.只用电压表,不用电流表
方法一:如果只用一只电压表,用图 3所示的电路可以测出未知Rx的阻值。
具体的作法是先用电压表测出Rx 两端的电压为Ux;再用这只电压表测出定值电阻R0
两端的电压为U0。根据测得的电压值Ux、U0和定值电阻的阻值R0,可计算出Rx的值为:
用这种方法测电阻时一只电压表要连接两次。
方法二:如果只用一个电压表,并且要求只能连接一次电路,用图 4所示的电路可以测
出未知Rx的阻值。
具体的作法是先闭合S1,读出电压表的示数为U1,再同时闭合S1 和S2,读出这时电
压表的示数为U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻的阻值R0。
根据分压公式可计算出Rx的值:
方法三:如果只用一个电压表,并且要求只能连接一次电路,用图 5所示的电路可以测
出未知Rx的阻值。
具体的作法是先把滑动变阻器的滑片 P 调至 B 端,闭合开关,记下电压表示数U1;把
滑动变阻器的滑片 P调至 A端,记下电压表示数U2。根据测得的电压值U1、U2和定值电阻
的阻值R0,可计算出Rx的值:
以上方法,需要测量两次电压,所以也叫'伏伏法';根据所给器材有电压表和一个已
知阻值的电阻R0,所以又叫'伏阻法'。
2.只用电流表,不用电压表
方法一:如果只用一只电流表,用图 6所示的电路可以测出未知Rx的阻值。先后用电
流表测出通过R0 和Rx的电流分别为I0、Ix,根据测得的电流值I0、Ix 和定值电阻的
阻值R0,根据分流公式可计算出Rx的值为
方法二:用图 7所示的实验电路也可以测出未知Rx的阻值。先闭合开关S1,读出电
流表的示数为 I1,再断开S1闭合S2,读出这时电流表的示数为 I2。根据测得的电流值 I1、
I2和定值电阻的阻值R0。
根据分流公式可计算出Rx的值:
方法三:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图 8所示的电路也可以
测出未知Rx的阻值。
具体的作法:是先闭合开关 S1,读出电流表的示数为 I1,再同时闭合 S1、S2,读出这
时电流表的示数为 I2。根据测得的电流值 I1、I2和定值电阻的阻值R0。
计算过程如下:设电源电压为U,当只闭合 S1时,根据欧姆定律的变形公式U=I(R
x+R),可得U=I1(Rx+R0)①;当再同时闭合 S1、S2,R0 被短路,这时有:U=I2Rx
②。
联立①②解方程组得
方法四:如果只用一个电流表,并且要求只能连接一次电路,用图 9所示的电路也可以
测出未知Rx的阻值。
具体的作法:把滑动变阻器的滑片 P 调至 A 端,读出电流表的示数为 IA,再把滑动变
阻器的滑片 P 调至 B 端,读出这时电流表的示数为 IB。根据测得的电流值 IA、IB和定值电
阻的阻值RAB。同样可计算出Rx的值:
以上方法,需要测量两次电流,所以也叫'安安法';根据所给器材有电流表和一个已
知阻值的电阻R0,所以又叫'安阻法'。
总之,用伏安法测电阻的基本原理是测定电阻两端的电压和流过电阻的电流。在缺少器
材(电流表或电压表)的情况下,我们可用间接的方法得到电压值或电流值,仍然可以测量
电阻的阻值。因此,在进行实验复习时要特别重视原理的理解,这是实验设计的基础。
3.等效替代法
方法一:用图 10 所示的电路也可以测出未知Rx的阻值。当 S扳到 A时电流表的示数
为 I,再将 S 扳到 B时,调节 R0(电阻箱)的电阻,使电流表示数仍为 I,即 RX=R0。
方法二:若只有一只电压表和电阻箱,则可用替代法测电阻的阻值,如图 11 所示。先
合上开关 S1,把单刀双掷开关 S2打到 1,调节滑动变阻器的阻值,使电压表有一合适的示数
U0。再把单刀双掷开关 S2打到 2,调节电阻箱的阻值,使电压表的示数仍为 U0,则此时电阻
箱的示数即为待测电阻 Rx的阻值,即 RX=R0。
等效法虽然也有一块电压表或一块电流表,但在电路中的作用不是为了测量出电压或电
流,而是起到标志作用。
三、典型例题
1.有一个阻值看不清的电阻器 Rx,要测出它的电阻值。
(1)小明按图 12 的电路图连接好电路,检查无误后闭合开关 S,观察到电压表的示数
为 1.6V,电流表的示数如图 13所示,则通过电阻器 Rx的电流为_____A,Rx的电阻为____Ω。
(2)图 14是小虎做这个实验连接的实物图,请你指出其中的三个错误或不妥之处。
①____________________________________________________________________;
②____________________________________________________________________;
③____________________________________________________________________。
分析与解:
(1)在对电压表、电流表读数时,要先看清接线柱找到对应的量程,弄清分度值,再根
据指针的位置进行读数。图乙中根据接线柱确定是按 0~0.6A量程进行读数,对应的分度值
为 0.02A,因此读数为 0.2A+0.02A×6=0.32A。
(2)电路的错误一般都是电流表、电压表和滑动变阻器连接错误。先看电流表,是串联
连接没错,从图乙看量程也没错,但电流是从负接线柱流进,这是不正确的。再看滑动变阻
器,接线方法显然错误,这样接入电路的是它的最大电阻,移动滑片电阻不变。电压表是并
联连接,正负接线柱连接正确,但量程过大,因为电源电压不超过 3V,选小量程测量结果
要相对准确些。
答案:(1)0.32;5 。
(2)①电流表的正负接线柱接反了;
②把滑动变阻器的电阻线两端接入电路,无法改变电阻大小;
③电压表的量程选大了。
2.物理课上老师请同学们设计一个测量未知电阻 Rx 的实验,各组同学都提出了
自己的设计方案,下列是两组同学的设计情况。
(1)甲组同学决定采用伏安法,请你在虚线方框内帮他画出实验电路图。并说明所需
测量的物理量:①___________; ②___________;
(2)乙组同学设计了不同的方案,经讨论后同学们达成共识,设计的电路如图 15,以
下是他们的实验操作步骤:
①按电路图连接好实物电路。
②_______________________________________________________。
③_______________________________________________________。
(3)请你用所测物理量写出两种方案未知电阻 Rx的数学表达式:
甲组:Rx=___________。乙组:Rx=___________。
分析与解:本题同时考查了伏安法测电阻和只用一只电流表测电阻两种不同的电阻测量
方法。在伏安法测电阻的电路图中,要用一只电压表和一只电流表分别来测未知电阻的电压
和电流,特别是别忘了串联一只滑动变阻器,需要测量的物理量是未知电阻的电流和电压。
只用一只电流表来测电阻,电源电压未知,如果只测出一次电流值,无法求出未知电阻的阻
值,我们可以设法测出两次电流值,分流公式解出未知电阻 Rx 的阻值。具体做法是:先断
开开关,读出电流表的示数为I1;再闭合开关,读出电流表的示数为I2,再根据分流公式
求出Rx和电源电压U。
答案:(1)如图 16 ①未知电阻两端的电压U;
②通过未知电阻和电流I。
(2)②断开开关,读出电流表的示数为I1
③闭合开关,读出电流表的示数为I2
(3)U/I; I1R0/(I2-I1)。
3.要测一个阻值未知的电阻Rx的阻值.提供的器材:电源(电压不变)、两个
开关、一个电流表、一个已知阻值为R0 的定值电阻和若干条导线。请你想办法测出Rx 的
阻值,要求只需连接一次电路即可,写出你设计的实验方案。
分析与解:本题考查了只用一只电流表测电阻的方法。只用一只电流表来测电阻,电源
电压未知,如果只测出一次电流值,无法求出未知电阻的阻值,我们可以设法测出两次电流
值,再利用并联分流公式解出未知电阻 Rx 的阻值;或电源电压一定,利用局部短路,列出
等式。
答案:[1]电路图(见图 17):
[2]实验步骤:
(1)按照电路图连接好电路
(2)闭合开关 S1,断开 S2,记下电流表示数 I1
(3)闭合开关 S2,断开 S1,记下电流表示数 I2
(4)整理实验器材。
[3]待测电阻Rx的表达式:
(也可以:)
[1]电路图(见图 18):
[2]实验步骤:
(1)按照电路图连接好电路
(2)只闭合开关 S1,记下电流表示数 I1
(3)开关 S1、S2都闭合,记下电流表示数 I2
(4)整理实验器材。
[3]待测电阻Rx的表达式:
4. 现在要测定标有'3.6V 0.32A'灯泡正常发光时的灯丝电阻,给你的器材如下:
开关
一只,导线若干,4.5V 和 6V 的电源各一套(电源电压恒定),量程为 0.6A、3A 的电
流表和 3V、15V的电压表各一只,'5 2A'和'10 1A'的滑动变阻器各一只。测量时
电表示数必须超过所用量程的一半。
(1)应选择电压为______________V的电源;
(2)电流表量程应选择______________A;
(3)电压表量程应选择______________V;
(4)滑动变阻器的规格应选择______________;
(5)画出符合本实验要求的电路图。
分析与解:本题是一道运用伏安法测电阻的设计性实验题,主要考查伏安法测电阻的原
理、串并联电路特点、实验设计和实验器材选择。题中要求'测量时电表示数必须超过所用
量程的一半',为达到这一要求,必须选择电压为 6V 的电源(请同学们想一想,这是为什
么?)。由于小灯泡正常发光时的电流为 0.32A,要满足题中的要求,电流表必须选择量程
为'0.6A'的,电压表必须选择量程为'3V'的。据欧姆定律可估算出小灯泡的灯丝电阻 R
灯,即 。将滑动变阻器串联在电路中起分压作用,其阻值设
为 R,据欧姆定律有 代入上式解得
。所以滑动变阻器应选'10 、1A'的。由于所选电压表的量程小于小灯泡正
常发光时的额定电压,因此应将电压表并接在滑动变阻器的两端,这样小灯泡两端的
电压等于 6V减去电压表的示数。
答案:
(1)6;
(2)0.6;
(3)3;
(4)'10 、1A';
(5)如图 19。
㈢ 数字电路分析和线性电阻电路分析有区别吗
个人认为,仅供参考:
数字电路分析是在逻辑代数分析的基础上,对相关数字电路进行逻辑形式与功能上的分析,涉及到具体电路的构成,如单个与非门的分析还是基于基础电路的分析。
电阻电路的分析主要再于支路回路的电压电流,元件功率的相关分析,应该说一些分析方法也是提高深入理解数字电路物理构成的前题。
综合来讲,数字电路分析是建立在电阻电路分析方法的基础之上的,只是又有特有的数字逻辑分析方法。即有明显又承上起下的联系
㈣ 关于《电路》中电路分析的几种方法(回路电流法、支路电流法、结点电压法等等)的比较问题
建议你根据欧姆定律的基本准则推导基尔霍夫定律。
只有明白各种电路分析方法的原理才能有效分析电路。
我给你一个推导基尔霍夫电压定律的简要方法:
一条导线任意时刻,其电阻为0,这意味着导线两端的电压为0。推广之,无论这条导线两端接什么样的电路,导线两端的电压始终为0,也就是导线所连接的各支路电压代数和为0。
从而得出基尔霍夫电压定律的结论。
㈤ 等效电阻的三种求法
等效电阻
几个连接起来的电阻所起的作用,可以用一个电阻来代替,这个电阻就是那些电阻的等效电阻。也就是说任何电回路中的电阻,不论有多少只,都可等效为一个电阻来代替。而不影响原回路两端的电压和回路中电流强度的变化。这个等效电阻,是由多个电阻经过等效串并联公式,计算出等效电阻的大小值。也可以说,将这一等效电阻代替原有的几个电阻后,对于整个电路的电压和电流量不会产生任何的影响,所以这个电阻就叫做回路中的等效电阻。
就是用一个电阻代替串联电路中几个电阻,比如一个串联电路中有2个电阻,可以用另一个电阻来代替它们。首先把这两个电阻串联起来,然后移动滑动变阻器,移动到适当的地方就可以,然后记录下这时的电压与电流,分别假设为U和I。然后就另外把电阻箱接入电路中,滑动变阻器不要移动,保持原样,调整变阻器的阻值,使得电压和电流为I和U。
在电路分析中,最基本的电路就是电阻电路。而分析电阻电路常常要将电路化简,求其等效电阻。由于实际电路形式多种多样,电阻之间联接方式也不尽相同,因此等效电阻计算方法也有所不同。本文就几种常见的电阻联接方式,谈谈等效电阻的计算方法和技巧。
一、电阻的串联
以3个电阻联接为例,电路如图1所示。
根据电阻串联特点可推得,等效电阻等于各串联电阻之和,即
由此可见:
(1)串联电阻越多,等效电阻也越大;
(2)如果各电阻阻值相同,则等效电阻为R=nR1
二、电阻的并联
电路如图2所示。
根据电阻并联特点可推得,等效电阻的倒数等
于各并联电阻倒数之和,即:
上述结论能否推广使用呢?即如果一个电阻是另一个电阻的3倍、4倍,,n倍。
例如,128电阻分别与48、38、28、18电阻并联(它们的倍数分别是3、4、6和12倍),等效电阻如何计算?
不难看出:当一电阻为另一电阻的n倍时,等效电阻的计算通式为
三、电阻的混联
在实际电路中,单纯的电阻串联或并联是不多见的,更常见的是既有串联,又有并联,即电阻的混联电路。
对于混联电路等效电阻计算,分别可从以下两种情况考虑。
1.电阻之间联接关系比较容易确定
求解方法是:先局部,后整体,即先确定局部电阻串联、并联关系,根据串、并联等效电阻计算公式,分别求出局部等效电阻,然后逐步将电路化简,最后求出总等效电阻。
例如图3所示电路,从a、b两端看进去,R1与R2并联,R3与R4并联,前者等效电阻与后者等效电阻串联,R5的两端处于同一点(b点)而被短接,计算时不须考虑,所以,等效电阻:
值得注意的是:等效电阻的计算与对应端点有关,也就是说不同的两点看进去,等效电阻往往是不一样的,因为对应点不同,电阻之间的联接关系可能不同。
例如图3,若从a、c两点看进去,R1与R2并联,R3与R4就不是并联,而是串联(但此时R3+R4被短接),这样,等效电阻为:
Rac=R1MR2
同理,从b、c看进去,R1与R2串联(被短接),R3与R4并联,等效电阻:
Rbc=R3MR4
2.电阻之间联接关系不太容易确定
例如图4所示,各电阻的串、并联关系不是很清晰,对初学者来说,直接求解比较困难。所以,可将原始电路进行改画,使之成为电阻联接关系比较明显的电路,然后再进行计算。
具体方法步骤如下:
(1)找出电路各节点,并对其进行命名,如图5所示。
在找节点时需注意:
等电位点属于同一点,故不能重复命名,如上图的c点,它是由三个等电位点构成的,命名时必须将它们看成一点。
(2)将各节点画在一条水平线上,如图6所示。
布局各节点时需注意:为方便计算,最好将两端点分别画在两头,如图6的a、b两点。
(3)对号入座各电阻,画出新电路。即将各电阻分别画在对应节点之间,这样,就构成了一个与原始电路实质相同,而形式比较简单明了的新电路了,如图7所示。最后再求等效电阻。
此方法可称为节点命名法。它是分析电阻联接关系比较复杂电路的一种实用的方法。
㈥ 电路分析方法有哪些(定律、定理、步骤、原则)
电路:由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路,称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差,电路连通时即可工作。
电流的存在可以通过一些仪器测试出来,如电压表或电流表偏转、灯泡发光等;按照流过的电流性质,一般把它分为两种:直流电通过的电路称为“直流电路”,交流电通过的电路称为“交流电路”。
电路问题计算的先决条件是正确识别电路,搞清楚各部分之间的连接关系。对较复杂的电路应先将原电路简化为等效电路,以便分析和计算。识别分析电路的方法很多,现结合具体实例介绍十种方法。
01特征识别法
串并联电路的特征是;串联电路中电流不分叉,各点电势逐次降低,并联电路中电流分叉,各支路两端分别是等电势,两端之间等电压。根据串并联电路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。
02
伸缩翻转法
在实验室接电路时常常可以这样操作,无阻导线可以延长或缩短,也可以翻过来转过去,或将一支路翻到别处,翻转时支路的两端保持不动;
导线也可以从其所在节点上沿其它导线滑动,但不能越过元件。这样就提供了简化电路的一种方法,我们把这种方法称为伸缩翻转法。
电流走向法
电流是分析电路的核心。从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向,经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极,凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联,凡是电流有分叉地分别流过的电阻均为并联。
等电势法
在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点,把所有电势相等的点归结为一点,或画在一条线段上。当两等势点之间有非电源元件时,可将之去掉不考虑;当某条支路既无电源又无电流时,可取消这一支路。我们将这种简比电路的方法称为等电势法。
㈦ 分析电路的基本方法
常用分析电路的方法有以下几种:
1;直流等效电路分析法
在分析电路原理时,要搞清楚电路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在没有输入信号时,各半导体三极管、集成电路的静态偏置,也就是它们的静态工作点。交流电路是指交流信号传送的途径,即交流信号的来龙去脉。
在实际电路中,交流电路与直流电路共存于同一电路中,它们既相互联系,又互相区别。
直流等效分析法,就是对被分析的电路的直流系统进行单独分析的一种方法,在进行直流等效分析时,完全不考虑电路对输入交流信号的处理功能,只考虑由电源直流电压直接引起的静态直流电流、电压以及它们之间的相互关系。
直流等效分析时,首先应绘出直流等效电路图。绘制直流等效电路图时应遵循以下原则:电容器一律按开路处理,能忽略直流电阻的电感器应视为短路,不能忽略电阻成分的电感器可等效为电阻。取降压退耦后的电压作为等效电路的供电电压;把反偏状态的半导体二极管视为开路。
2:交流等效电路分析法:
交流等效电路分析法,就是把电路中的交流系统从电路分分离出来,进行单独分析的一种方法 。
交流等效分析时,首先应绘出交流等效电路图。绘制交流等效电路图应遵循以下原则:把电源视为短路,把交流旁路的电容器一律看面短路把隔直耦合器一律看成短路。
3:时间常数分析法
时间常数分析法主要用来分析R,L,C和半导体二极管组成电路的性质,时间常数是反映储能元件上能量积累快慢的一个参数,如果时间常数不同,尽管电路的形式及接法相似,但在电路中所起的作用是不同的。常见的有耦合电路,微分电路,积分电路,钳位电路和峰值检波电路等。
4:频率特性分析法:
频率特性分析法主要用来分析电路本身具有的频率是否与它所处理信号的频率相适应。分析中应简单计算一下它的中心频率,上下限频率和频带宽度等。通过这种分析可知电路的性质,如滤波,陷波,谐振,选频电路等。