المبادئ الأساسية لتبسيط الدوائر
يمكن تبسيط الدوائر المعقدة في الكهرباء المادية بالمدرسة الثانوية من خلال المبادئ التالية:
☀ أولاً: تجاهل مقاومة السلك ، فمن المفترض أن السلك R هو ≈ 0. الجهد عبر السلك مع تدفق التيار هو صفر ، ويمكن قياس الجهد عبر المفتاح عندما يكون مفتوحًا (لا توجد نقاط توقف أخرى في الدائرة).
☀ الثانية: عندما يكون المفتاح مغلقًا ، يكون مكافئًا لسلك ؛ عندما يكون المفتاح مفتوحًا ، يكون مكافئًا لدائرة مفتوحة ، يمكن إزالتها من عقدتي الدائرة. عندما يكون المفتاح مغلقًا ويتدفق التيار ، يكون الجهد عبر المفتاح صفرًا ، ويمكن قياس الجهد عبر المفتاح عندما يكون مفتوحًا (لا توجد نقاط توقف أخرى في الدائرة).
☀ ثالثًا: المقاومة الداخلية للأميتر صغيرة جدًا. عند تحليل وضع توصيل الدائرة ، يمكن اعتبار المكان الذي يحتوي على مقياس التيار بمثابة سلك.
☀ رابعًا: المقاومة الداخلية للفولتميتر كبيرة جدًا. عند تحليل وضع اتصال الدائرة ، يمكن اعتبار المكان الذي يحتوي على الفولتميتر بمثابة دائرة مفتوحة وإزالتها من عقدتي الدائرة.
☀ خامسًا: ماس كهربائى للجهاز الكهربائي (المقاومة): عند توصيل الجهاز الكهربائي (المقاومة) والسلك (المفتاح ، مقياس التيار) بالتوازي ، لا يوجد تيار يمر عبر الجهاز الكهربائي (كما هو موضح في الشكل أدناه) ، ويمكن إزالة الجهاز الكهربائي من عقدتي الدائرة (إزالة).
☀ سادسًا: الجزء Pa من المتغير المتغير ذو دائرة قصر بواسطة السلك (قضيب معدني) ولا يعمل. بعد إزالة المقطع Pa ، يصبح الشكل a أدناه هو الشكل b.
سابعًا: تحليل العلاقة بين التيار الكلي والجهد الكلي والتيار المقسم والجهد المقسم وفقًا لقوانين التيار والجهد في الدوائر التسلسلية والدوائر المتوازية "جهد مقسم على التوالي ، تيار متصل متوازي".
☀ ثامناً: إذا كان مقياس التيار الكهربائي متصلاً على التوالي مع أي جهاز كهربائي ، فقم بقياس التيار لهذا الجهاز الكهربائي ، وإذا كان الفولتميتر متصلاً بالتوازي مع أي جهاز كهربائي ، فقم بقياس جهد ذلك الجهاز الكهربائي. يمكن الحكم على الجهد المقاس بواسطة الفولتميتر من خلال طريقة الانزلاق وطريقة المصدر.
☀ تاسعًا: من حيث المبدأ ، يلزم توصيل الفولتميتر بالتوازي في الدائرة. عند قياس جهد مصدر الطاقة بشكل منفصل ، يمكن توصيله مباشرة بكلا طرفي مصدر الطاقة.
بشكل عام ، إذا تم توصيل الفولتميتر في سلسلة في الدائرة ، فإن الجهد المقاس هو الجهد عبر مصدر الطاقة (انظر الملاحظات للحصول على التفاصيل). إذا كان مقياس التيار متصلاً بشكل مباشر بكلا طرفي مصدر الطاقة ، فسيتم حرقه ، وستكون دائرة التيار الكهربائي قصيرة ، مما يؤدي إلى حرق مصدر الطاقة.
☀ عاشرًا: في حالة عدم وجود أجهزة كهربائية (باستثناء المفاتيح والمقاييس) على السلك (بين العقد) ، فيمكن اعتبار كل نقطة على السلك كنقطة يمكن دمجها أو فصلها أو زيادتها أو إنقاصها بشكل تعسفي. (تسمى هذه الطريقة أيضًا طريقة العقدة) على سبيل المثال:
02
خطوات تبسيط الدوائر
☀ الخطوة 1: قم بإزالة المفتاح غير المتصل وفقًا لمتطلبات الموضوع ، وقم بتحويل المفتاح المغلق إلى سلك.
☀ الخطوة 2: قم بتحويل مقياس التيار إلى سلك (يمكن أيضًا الاحتفاظ به حسب الحالة).
☀ الخطوة 3: قم بإزالة الفولتميتر.
الخطوة 4: قم بدمج (أو تبديل) العقد الموجودة على السلك. (تُستخدم هذه الخطوة عندما يكون هناك العديد من الأجهزة الكهربائية في الدائرة وتكون متشابكة مع بعضها البعض)
☀ الخطوة 5: ارسم مخطط دائرة مكافئ لتحديد ما إذا كانت الأجهزة الكهربائية متصلة في سلسلة أم متوازية.
☀ الخطوة 6: استخدم المبدأين 7 و 8 في الدائرة الأصلية لتقدير التيار الكهربائي والجهد الكهربي الذي يقيسه مقياس التيار والفولتميتر.
☀ الخطوة 7: أضف الفولتميتر والأميتر إلى مخطط الدائرة المكافئ ، وقم بتحليل العلاقة بين كل مقياس التيار الكهربائي وتمثيل الجهد. (المبدأ السابع)
03
محاضرات مختارة عن أمثلة كلاسيكية
مثال 1: في الرسم البياني التالي للدائرة ، بعد إغلاق المفتاح S ، تكون قراءة الفولتميتر V1 2.5 فولت ، وقراءة V2 هي 1 فولت. إذا كانت قراءة A2 هي 0. 2A ، فما هي قراءة A1؟ أوجد الجهد عبر المصباحين.
صورة
التحليل: الخطوة 1: قم بتحويل المفتاح إلى سلك ؛
الخطوة 2: تحويل مقياس التيار الكهربائي إلى سلك ؛
الخطوة الثالثة هي إزالة الفولتميتر.
الخطوة الرابعة (محذوفة)
الخطوة الخامسة: تحديد طريقة التوصيل الكهربائي
صورة
من الواضح أن المصباحين متصلين في سلسلة في الدائرة.
الخطوة 6: وفقًا للمبدأ 4 ، اعلم أن الفولتميتر V2 مفصول ، لذلك لا يوجد تيار يتدفق عبر A1 ، والقراءة صفر ؛ وفقًا لطريقة الانزلاق ، من المعروف أن V1 متصل بالتوازي مع مصدر الطاقة ، وقياس الجهد عند طرفي مصدر الطاقة. يتم توصيل V2 و L2 بالتوازي ، ويتم قياس الجهد عبر L2.
الخطوة 7: يكون مخطط الدائرة المكافئة كما يلي:
صورة
وفقًا لمخطط الدائرة المكافئ ، يمكن ملاحظة أن المطلوب 1= أنا 2=0. 2A
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
صورة
☀ مثال 2: كما هو موضح في الشكل ، بعد إغلاق المفاتيح ، تكون العلاقة بين تمثيلات الجهد التالية ، والعلاقة بين التمثيلات الحالية هي ___.
صورة
التحليل: الخطوة الأولى: تحويل المفتاح إلى سلك ؛
الخطوة 2: تحويل مقياس التيار الكهربائي إلى سلك ؛
الخطوة الثالثة: قم بإزالة الفولتميتر. الخطوة الرابعة (محذوفة) ؛
الخطوة الخامسة: تحديد وضع التوصيل لكل جهاز كهربائي:
صورة
الخطوة 6: احكم على الأشياء التي تم قياسها بواسطة مقياس التيار الكهربائي والفولتميتر وفقًا للمبدأين 7 و 8 وطريقة الانزلاق أو طريقة إزالة المصدر.
① في الدائرة الأصلية ، إذا تمت إزالة الفولتميتر ، يمكن العثور على أن الأمتار A1 و A2 متصلان في سلسلة مع المصباح الكهربائي ، وبالتالي فإن أرقام التمثيل الحالية متساوية ؛
② باستخدام طريقة الانزلاق ، يمكن الحكم على أن V1 يقيس الجهد عند طرفي L1 ، ويقيس V2 الجهد عند طرفي مصدر الطاقة ، ويقيس V3 الجهد عند طرفي L2.
الخطوة 7: يكون مخطط الدائرة المكافئة كما يلي:
صورة
صورة
مثال 3: بعد إغلاق مفتاح الدائرة ، تكون قراءات v1 و v2 و v3 هي 8V و 9 V و 4 V على التوالي ، فما هي الفولتية عند طرفي L1 و L2 و L3؟
صورة
علاقة الجهد المطلوبة هي: U 2= U1 بالإضافة إلى U3 I 1= I2
الحل: وفقًا لـ "المبادئ العشر ، سبع خطوات" ، يمكن الحصول على مخطط الدائرة المكافئ للدائرة على النحو التالي:
صورة
من الرسم البياني المكافئ ، يمكن الحصول على المعادلات التالية:
UL1 بالإضافة إلى UL 2=8 V.
UL2 بالإضافة إلى UL 3=9 V.
ماي 3=4 الخامس
الحل: UL 1=3 v UL 2=5 v UL 3=4 V.
صورة
مثال 4: كما هو موضح في الشكل ، من المعروف أن المصباحين L1 و L2 متصلان في سلسلة ، ثم الحكم الصحيح بين المقاييس الثلاثة (مقياس التيار الكهربائي أو الفولتميتر) في ① و و هو ()
A. ① هو مقياس التيار الكهربائي ، و و هي الفولتميتر ؛
B. ① و هي الفولتميتر ، و مقياس التيار الكهربائي ؛
جيم ① و أمتار ، و هو الفولتميتر ؛
D. ①② و كلاهما أمتار
صورة
التحليل: يمكن الإجابة على هذا السؤال بطريقة الحذف. املأ الجداول للإجابة على السؤال أ
من بين المواقف الثلاثة ، وفقًا للمبادئ العشرة ، تم تبسيط مخطط الدائرة بسبع خطوات من أجل:
صورة
من الواضح أنه لا يتناسب مع العنوان.
املأ جداول الإجابة ب في الشكل ، ويمكن تبسيط الدائرة على النحو التالي:
صورة
تناسب طريقة الملء هذه معنى السؤال.
املأ جداول الإجابة C في الدائرة ، والدائرة L1 مفصولة ، ومخطط الدائرة المبسط هو نفسه الإجابة A ، والتي لا تفي بمعنى السؤال. املأ جداول الإجابات على D في الشكل ، إمداد الطاقة قصير الدائرة ، ولا يتدفق أي تيار عبر المصباحين ، وهو ما لا يلبي معنى السؤال. لذا اختر الإجابة ب.
