求复杂电路简化方法

电路简化

解题思路： 从电路的简化的常用方法去归纳整理
解题过程：
同学你好，由于不能采用附件形式答复，因而下面的内容只出现文字，不能出现图像，还请谅解，如果需要完整的内容，只能用附件的方法了。
简化电路有妙法
把非直观直流电路转化成等效直流电路的过程叫简化电路。简化电路有妙法，现举例供同学们赏析。
例1：在图1所示的电路中，Ｒ1 =1Ω，Ｒ2 =2Ω，Ｒ3 =3Ω，Ｒ4 =6Ω，电源电动势Ｅ=6Ｖ，电源内阻不计。当电键Ｓ接通后，求通过电阻Ｒ1上的电流强度Ｉ。
当电键Ｓ接通后，计算通过Ｒ1上的电流强度Ｉ，首先须把图1所示的电路简化成等效电路后，再进行计算。简化电路的具体方法分下面几个步骤：
1 找出交节点，并标上序号
在电路中，凡是有二个或二个以上的电学元件连接在一起的点都叫交节点，然后把同一交节点用虚线括起来，并标上序号，如图2中所示的ａ，ｂ，ｃ，ｄ等点。序号的前后顺序，按电势的高低进行排列。(如果电路中无电­源，求某一电路某两点间的电阻时，可假设其中一点为高电势，另一点为低电势。)
2 连接电路
从电势较高的ａ点到电势较低的ｄ点沿某一个回路，通过一个个交节点把电路中的部分电学元件连接起来。如：从ａ点开始连接电阻Ｒ1，电阻Ｒ1连接ｂ点，ｂ点连接电阻Ｒ4，电阻Ｒ4连接ｃ点，ｃ点连接电键Ｓ，电键Ｓ连接ｄ点。如图3所示。
复杂电路的简化方法
一. “拆除法”突破短路障碍
短路往往是因开关闭合后，使用电器（或电阻）两端被导线直接连通而造成的，初学者难以识别。图1即为常见的短路模型。一根导线直接接在用电器的两端，电阻R被短路。既然电阻R上没有电流通过，故可将电阻从电路中“拆除”，拆除后的等效电路如图2所示。
图1
图2
二. “分断法”突破滑动变阻器的障碍
较复杂的电路图中，常通过移动变阻器上的滑片来改变自身接入电路中的电阻值，从而改变电路中的电流和电压，从而影响我们对电路作出明确的判断。滑动变阻器的接入电路的一般情况如图3所示。若如图4示的接法，同学们就难以判断。此时可将滑动变阻器看作是在滑片P处“断开”，把其分成AP和PB两个部分，即等效成图5的电路，其中PB部分被短路。当P从左至右滑动时，变阻器接入电路的电阻AP部分逐渐变大；反之，AP部分逐渐变小。
图3
图4
图5
三. 突破电压表的障碍
1. “滑移法”确定测量对象
所谓“滑移法”就是把电压表正、负接线柱的两根引线顺着导线滑动至某用电器（或电阻）的两端，从而确定测量对象的方法，但是滑动引线时不可绕过用电器和电源（可绕电流表）。如图6，用“滑移法”将电压表的下端滑至电阻R1左端，不难确定，电压表测量的是R1和R2两端的总电压；将电压表的上端移至R3右端，也可确定电压表测量的是R3两端电压，同时也测的是电源电压。
2. “用拆除法”确定电流路径
因为电压表的理想内阻无穷大，通过它的电流为零，可将其从电路中“拆除”，即使电压表两端断开，来判断电流路径。如图6所示，用“拆除法”不难确定，R1和R2串联，再与R3并联。
图6
四. “去掉法”突破电流表的障碍
由于电流表的存在，对于弄清电流路径，简化电路存在障碍。因电流表的理想内阻为零，故可采用“去掉法”排除其障碍，即将电流表从电路中“去掉”，并将连接电流表的两个接线头连接起来。如图7，去掉电流表后得到的等效电路如图8所示。这样就可以很清楚地看清电路的结构了。
图7
图8
五. “等效电路法”突破简化电路障碍
电路图简化以后，我们可以清楚地看到各用电器之间的串、并联关系；分辨出电流表、电压表测量的是哪一部分电路的电流值和电压值，从而有利于我们解题。简化电路图，除了用到上述方法外，还可以综合运用“等效电路法”。
“等效电路法”，即在电路中，不论导线有多长，只要其间没有电源、电压表、用电器等，均可以将其看成是同一个点，从而找出各用电器两端的公共点，画出简化了的等效电路图。
如图7所示的电路，先用“去掉法”去掉电流表，得到图8。A、C其实是同一个点，B、D其实也是同一个点，也就是说，电阻R1、R2、R3连接在公共的A、D之间，三个电阻是并联连接的，可简化成图9。同时，不难看出电流表A1测量的是流过R3和R2的总电流，电流表A2测量的是流过R1和R2的总电流，如图10所示。
图9
图10
利用上述几种方法，可以帮助我们迅速简化电路，顺利解决比较复杂的电学问题。
练习
请画出图11所示电路的等效电路图。
最终答案：略