Principes de base de la simplification des circuits
Les circuits complexes de l'électricité physique au collège peuvent être simplifiés par les principes suivants :
☀Premièrement : en ignorant la résistance du fil, on suppose que le fil R est ≈0. La tension aux bornes du fil avec le courant circulant est nulle et la tension aux bornes de l'interrupteur peut être mesurée lorsqu'il est ouvert (pas d'autres points d'arrêt dans le circuit).
☀Deuxièmement : lorsque l'interrupteur est fermé, il équivaut à un fil ; lorsque l'interrupteur est ouvert, cela équivaut à un circuit ouvert, qui peut être retiré des deux nœuds du circuit. Lorsque l'interrupteur est fermé et que le courant circule, la tension aux bornes de l'interrupteur est nulle et la tension aux bornes de l'interrupteur peut être mesurée lorsqu'il est ouvert (il n'y a pas d'autres points d'arrêt dans le circuit).
☀Troisièmement : la résistance interne de l'ampèremètre est très faible. Lors de l'analyse du mode de connexion du circuit, l'endroit avec l'ampèremètre peut être considéré comme un fil.
☀Quatrième : la résistance interne du voltmètre est très grande. Lors de l'analyse du mode de connexion du circuit, l'endroit avec le voltmètre peut être considéré comme un circuit ouvert et retiré des deux nœuds du circuit.
☀Cinquième : Court-circuit de l'appareil électrique (résistance) : Lorsque l'appareil électrique (résistance) et le fil (interrupteur, ampèremètre) sont connectés en parallèle, aucun courant ne traverse l'appareil électrique (comme indiqué dans la figure ci-dessous) , et l'appareil électrique peut être retiré des deux nœuds du circuit (retirer).
☀Sixième : Le segment Pa du rhéostat coulissant est court-circuité par le fil (tige métallique) et ne fonctionne pas. Après suppression du segment Pa, la figure a ci-dessous devient la figure b.
☀Septième : analysez la relation entre le courant total, la tension totale et le courant divisé et la tension divisée selon les lois de courant et de tension des circuits en série et en parallèle "tension divisée en série, courant connecté en parallèle".
☀ Huitième : si l'ampèremètre est connecté en série avec un appareil électrique, mesurez le courant de cet appareil électrique, et si le voltmètre est connecté en parallèle avec un appareil électrique, mesurez la tension de cet appareil électrique. La tension mesurée par le voltmètre peut être jugée par la méthode du glissement et la méthode de la source.
☀Neuvième : en principe, le voltmètre doit être connecté en parallèle dans le circuit. Lors de la mesure séparée de la tension d'alimentation, il peut être directement connecté aux deux extrémités de l'alimentation.
En général, si le voltmètre est connecté en série dans le circuit, la tension mesurée est la tension aux bornes de l'alimentation (voir les notes pour plus de détails). Si l'ampèremètre est directement connecté aux deux extrémités de l'alimentation, il sera brûlé et l'alimentation sera court-circuitée, brûlant l'alimentation.
☀Dixièmement : S'il n'y a pas d'appareils électriques (à l'exception des interrupteurs et des ampèremètres) sur le fil (entre les nœuds), alors chaque point sur le fil peut être considéré comme un point, qui peut être combiné, séparé, augmenté ou diminué arbitrairement. (Cette méthode est également appelée méthode de nœud) Par exemple :
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Étapes de simplification du circuit
☀Étape 1 : retirez l'interrupteur déconnecté selon les exigences du sujet et transformez l'interrupteur fermé en fil.
☀Étape 2 : Transformez l'ampèremètre en fil (il peut également être conservé selon le cas).
☀Étape 3 : Retirez le voltmètre.
☀Étape 4 : Fusionnez (ou transposez) les nœuds sur le fil. (Cette étape est utilisée lorsqu'il y a de nombreux appareils électriques dans le circuit et qu'ils sont enchevêtrés les uns avec les autres)
☀Étape 5 : dessinez un schéma de circuit équivalent pour déterminer si les appareils électriques sont connectés en série ou en parallèle.
☀Étape 6 : utilisez les principes 7 et 8 du circuit d'origine pour déterminer le courant électrique et la tension mesurés par l'ampèremètre et le voltmètre.
☀Étape 7 : ajoutez le voltmètre et l'ampèremètre au schéma de circuit équivalent et analysez la relation entre chaque ampèremètre et la représentation de la tension. (Principe sept)
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Conférences choisies sur des exemples classiques
☀Exemple 1 : dans le schéma de circuit suivant, une fois l'interrupteur S fermé, la lecture du voltmètre V1 est de 2,5 V et la lecture de V2 est de 1 V. Si la lecture de A2 est 0.2A, quelle est la lecture de A1 ? Trouver la tension aux bornes des deux ampoules.
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Analyse : Étape 1 : Transformez l'interrupteur en fil ;
Étape 2 : Transformez l'ampèremètre en fil ;
La troisième étape consiste à retirer le voltmètre.
La quatrième étape (omise)
Étape 5 : Déterminer la méthode de connexion électrique
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Évidemment, les deux ampoules sont connectées en série dans le circuit.
Étape 6 : Selon le principe 4, sachez que le voltmètre V2 est déconnecté, qu'il n'y a donc pas de courant circulant dans A1 et que la lecture est nulle ; selon la méthode du glissement, on sait que V1 est connecté en parallèle avec l'alimentation, et mesurer la tension aux deux extrémités de l'alimentation. V2 et L2 sont connectés en parallèle et la tension aux bornes de L2 est mesurée.
Étape 7 : Le schéma de circuit équivalent est le suivant :
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Selon le schéma de circuit équivalent, on peut voir que le I1=I2=0 requis.2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
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☀Exemple 2 : comme indiqué sur la figure, après la fermeture de l'interrupteur, la relation entre les représentations de tension suivantes est, et la relation entre les représentations de courant est ___.
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Analyse : première étape : transformer l'interrupteur en fil ;
Étape 2 : Transformez l'ampèremètre en fil ;
La troisième étape : retirer le voltmètre ; la quatrième étape (omise);
Étape 5 : Déterminez le mode de connexion de chaque appareil électrique :
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Étape 6 : Jugez les objets mesurés par l'ampèremètre et le voltmètre selon les principes 7 et 8 et la méthode du glissement ou la méthode de retrait de la source.
① Dans le circuit d'origine, si le voltmètre est retiré, on constate que les ampèremètres A1 et A2 sont connectés en série avec l'ampoule, de sorte que les numéros de représentation actuels sont égaux ;
② En utilisant la méthode de glissement, on peut juger que V1 mesure la tension aux deux extrémités de L1, V2 mesure la tension aux deux extrémités de l'alimentation et V3 mesure la tension aux deux extrémités de L2.
Étape 7 : Le schéma de circuit équivalent est le suivant :
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☀Exemple 3 : Une fois le commutateur de circuit fermé, les lectures de v1, v2 et v3 sont respectivement de 8 V, 9 V et 4 V, alors quelles sont les tensions aux deux extrémités de L1, L2 et L3 ?
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La relation de tension requise est : U2=U1 plus U3 I1=I2
Solution : selon "Dix principes, sept étapes", le schéma de circuit équivalent du circuit peut être obtenu comme suit :
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A partir du diagramme équivalent, les équations suivantes peuvent être obtenues :
UL1 plus UL2=8V
UL2 plus UL3=9V
UL3=4V
Solution : UL1=3v UL2=5v UL3=4V
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☀Exemple 4 : Comme le montre la figure, on sait que les deux ampoules L1 et L2 sont connectées en série, alors le bon jugement parmi les trois ampèremètres (ampèremètre ou voltmètre) en ①, ② et ③ est ( )
A. ① est un ampèremètre, ② et ③ sont des voltmètres ;
B. ① et ③ sont des voltmètres et ② est un ampèremètre ;
C. ① et ② sont des ampèremètres et ③ est un voltmètre ;
D. ①② et ③ sont tous deux des ampèremètres
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Analyse : Cette question peut être répondue par la méthode d'élimination. Remplir les tableaux pour la réponse à A
Parmi les trois positions, selon les "dix principes, sept étapes", le schéma de circuit est simplifié pour :
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De toute évidence, cela ne correspond pas au titre.
Remplissez les tableaux de réponse B dans la figure, le circuit peut être simplifié comme suit :
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Cette méthode de remplissage correspond au sens de la question.
Remplissez les tableaux de réponse C dans le circuit, le circuit L1 est déconnecté et le schéma de circuit simplifié est le même que la réponse A, ce qui ne correspond pas au sens de la question. Remplissez les tableaux des réponses à D dans la figure, l'alimentation est court-circuitée et aucun courant ne circule dans les deux ampoules, ce qui ne répond pas au sens de la question. Choisissez donc la réponse B.
