1、等效电阻方法1、 如图所示,12 个阻值都是 R 的电阻,组成一立方体框架,试求 AC 间的电阻 RAC 、AB 间的电阻 RAB 与 AG 间的电阻 RAG2、如图所示的正方形网格由 24 个电阻 r0=8 的电阻丝构成,电池电动势 =6.0 V,内电阻不计,求通过电池的电流 3、 如图所示,7 个电阻均为 R 的电阻连接而成,求 A、B 两点间的电阻。4、 如图所示的一个无限的平面方格导线网,连接两个结点的导线的电阻为 r0,如果将A 和 B 接入电路,求此导线网的等效电阻 RAB5、 有一无限大平面导体网络,它有大小相同的正六边形网眼组成,如图所示,所有六A BCDE FGHABABA
2、B边形每边的电阻均为 R0,求间位结点 a、b 间的等效电阻6、如图是一个无限大导体网络,它由无数个大小相同的正三角形网眼构成,小三角形每边的电阻均为 r,求把该网络中相邻的 A、B 两点接入电路中时,AB 间的电阻 RAB7、试求框架上 A、B 两点间的电阻 RAB此框架是用同种细金属制作的,单位长度的电阻为 一连串内接等边三角形的数目可认为趋向无穷,如图所示取 AB 边长为 a,以下每个三角形的边长依次减少一半8、如图所示是由电阻丝连接成的无限电阻网络,已知每一段电阻丝的电阻均为 r,试求A、B 两点之间的总电阻abA BBAAB恒定电流一、选择题1、一根均匀导线,现将它均匀地拉长,使导线
3、的直径减小为原来的一半,此时它的电阻值为 64,则导线原来的电阻值为( )A、128 B、32 C、4 D、22、关于电动势的概念,以下说法正确的是:( )A、电源电动势等于电源没有接入电路时,两极间的电压,因此,当电源接入电路时,电动势将发生变化。B、无论负载电阻(接在电源两端的用电器的电阻)如何变化,电源内电压与负载电流之比总保持一个常数;C、流过外电路的电流越大时,路端电压越小;D、路端电压为零时,根据欧姆定律 I = U/R,流过外电路的电流也为零。3、如图 1 所示电路,电键 K 原来是闭合的,当 K 打开时,安培表的示数变化情况是(电池内阻符号为 r) ( )A、r=0 时示数变大
4、,r0 时示数变小B、r=0 时示数变小,r0 时示数变大C、r=0 时,r0 时示数都变大D、r=0 时示数不变,r0 时示数变大 4、如图 2 所示,U AB90V,电阻 R1R 21000,电压表上的示数为 30V,则电压表的内阻为( )A、2000 B、1000 C、500 D、8005、三个完全相同的灯泡如图 3 所示电路连接时,灯泡 L1 和 L3消耗的功率之比是( )A、1:1 B、1:4 C、2:1 D、4:16、某段电路中两端的电压为 U,电流强度为 I,这段电路的电阻为 R,电功率为 P,通电时间 t 内产生的热量为 Q,则( )A、这段电路一定有 Q = I2RtB、这段
5、电路一定有 U = IRC、这段电路一定有 P = UID、这段电路可能有 P U2/R7、把两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中,甲电阻丝长为 L,直径为 d;乙电阻丝长为 2L,直径为 2d。要使两电阻丝消耗的电功率相等,加在两电阻丝上的电压之比 U 甲 U 乙 应等于:( )A、11 B、 C、 D、21:2R1 R2图 2 VA B90VL1 L2L3图 38、有一横截面为 S 的铜导线,流经其中的电流强度为 I,高每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为 q,此时电子的定向移动速度为 v,在 t 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A、nvSt B、nvt C
6、 、It/q D、It/Sq9、下列四个电路中,电源、电灯、滑动变阻器都分别相同,其中通过滑动变阻器的调节,能使电灯两端电压变化范围最大的是:( )10、如图 5 所示电路中,R 1 = R3 P1 P4 P3 C、P 2 P1 P3 P4 D、P 1 P2 P4 P3 11、将四只相同的小灯泡如图 6 所示接在电压恒为 6 伏和12 伏的电源上,调节变阻器 R1 和 R2,使四只灯泡消耗的电功率相同,这时 R1 和 R2 消耗的电功率之比为:( )A、11 B、21 C、41 D、1212、如图 7 所示的两方式测量同一个导体的电阻,下列叙述中正确的是:( )A、图甲方式测得电阻值偏大B、图
7、甲方式测得电阻值偏小C、图乙方式测得电阻值偏大D、图乙方式测得电阻值偏小13、在图 8 所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触头向 b 端移动时,伏特表的读数 U 和安培表的读数 I 如何变化:( )A、U 减小,I 增大 B、U 减小,I 减小C、U 增大,I 增大 D、U 增大,I 减小14、若将两个电源的 UI 关系图象画在同一直角坐标系上,如图 9。由图象可得也正确的结论是:( )A、E 1=E2,内电阻 r1 r2 ;C、发生相同电流变化的情况下,电源 1 的路端电压变化较大;A B C D图 4R1 R2R3R4a b图 5AVRx甲AVRx乙图 76V 12VR1 R2图 6VA图
8、8R1R2R3abrI0U12图 9D、发生相同电流变化的情况下,电源 2 的路端电压变化较大。15、在图 10 所示的电路中,电源电动势为 ,内阻为 r, 当滑动变阻器 R 的滑动端向左滑动时,三个灯泡亮度的变化是:( )A、L 1 变亮,L 2 变暗,L 3 变亮;B、L 1 变暗, L2 变亮,L 3 变暗;C、L 1 和 L2 都变亮,L 3 变暗;D、L 1 和 L2 都变暗,L 3 变亮。二、填空题16、电阻 R1、R 2 的 IU 图象如图 11,可知R1= ,R 2=;若把 R1、 R2 并联后接到电源上时,R1 消耗的电功率是 6W,则电源的输出功率是W。17、用相同的电源分
9、别对 R1=2 和 R2=18 的电热器供电,在相同的时间里测得电热器放出的热量相等,则该电源的内电阻是 。18、如图 12 所示电路中,伏特计 V1 示数为 100V,V 2 示数为120V,电阻 R=4,电动机内电阻 r =2,则电动机的输出功率为W,电动机的效率为 %(摩擦力忽略不计)三、实验题19、某同学利用电流表、电压表测量一电阻丝的阻值(阻值约 8 欧) ,他把各实验器材连接成如下图所示的电路。请你把错接的导线打上“”号,然后画上正确的连线。20、右图为螺旋测微器测量一电阻丝直径时的示数,从图可读出此电阻丝的直径是mm。四、计算题21、如图所示的电路中,电阻 R19,R 215,电
10、池组的电动势 E12V,内电阻 r=1,电流表的读数为 0.4A。求 R3 的阻值和它消耗的功率。A30.6+V315 +电 阻 丝 020155U/V0I/A R1R20.11.2 2.40.20.3图 11L1L2L3R ,r图 10V1图 12RV2R3R2kE,rAR122、在如图所示的电路中,变阻器 R0 的最大阻值为 12,L 为“6V 6W”的灯泡,电源电压 U=18V,且保持不变。当变阻器的触头滑至某处时,灯泡 L 正好正常发光,这时变阻器消耗的功率是多大?23、一只表头的满度电流 Ig=100A ,内阻 Rg=1k,现将表头改装成安培,伏特两用表,如图所示,R 1=10.1,
11、R 2=1.49k(1)用 oa 两端时是什么表?量程多大?(2)用 ob 两端时是什么表?量程多大?24、如图,三只电阻的阻值相等,三只安培表内阻均不计,它们的示数为I1、I 2、I 3,则: I1:I2:I3=? LPRu0电路的简化1在图所示电路中A、当 K1、K 2 都闭合时,L 1、L 2 都亮;B、当 K1 断开,K 2 闭合时,L 1 不亮,L 2 亮;C、当 K1 闭合,K 2 断开时,L 1、L 2 都不亮;D、当 K2 断开,K 1 闭合时,L 1 亮,L 2 不亮。2图中电源电压 10 伏保持不变,L 1 电阻 100 欧,L 2 电阻 400 欧,当 L1 灯丝烧断后,
12、各表读数A、电流表读数 0.025 安,V 读数 0,V 2 读数 10 伏B、电流表读数 0,V 2 读数 0,V 读数 0C、电流表读数 0.02 安,V 2 读数 8 伏,V 读数 0D、电流读数 0,V 2 读数 0,V 读数 10 伏3在图所示的电路中,已知 R1=R2=R3=R4=3 欧,当电键 K 闭合时,电压表的示数为 12 伏,那么电流表的示数为( )A、1 安 B、2 安C、4 安 D、16 安4如图所示,滑动变阻器 R 的总电阻为 60 欧,定值电阻R0=60 欧,电源电压 18 伏。断开电键 K,移动滑动片 P 使电压表的示数为 9 伏,然后闭合电键 K,则通过 R0
13、的电流为( )A、0.12 安。 B、0.15 安。 C、0.24 安。 D、0.45 安5如图所示电路中,电流表 A1、A 2、A 3 的示数比为5:3:1,则电阻 R1、R 2、R 3 之比为( )A、1:3:5 B、3:5:15C、1:1:2 D、2:2:16图所示的电路中,电源电压保持不变,电阻 R1为 10 欧,R 2 为 20 欧,R 3 的阻值不等于零。当断开电键 K 时,电压表的示数为 6 伏,当闭合电键 K 时,电压表的示数可能是( )A、11 伏 B、10 伏 C、9 伏 D、8 伏7已知 R1=2 欧姆,R 3=5 欧姆,R 2=R4,电压表读数 U1=2.4 伏特,U
14、2=4 伏特,则电阻 R2 为A、4 欧姆; B、6 欧姆;C、8 欧姆; D、10 欧姆。8在图所示的电路中,电阻 R1=10 欧姆,R 2=4 欧姆,R 3=6 欧姆,R4=3 欧姆,电压 U=12 伏特,且保持不变。如在 a、b 间接一电阻,使流过 R3 的电流为零,则 R 的阻值为_1.2_;如在a、b 间接一电压表,其读数为_9_伏特:如在 a、b 间接一电流表,其读数为_10/3_ 安培。(电压表、电流表的内阻对电路的影响可以忽略)9图中,关于开关的开、闭和电灯发光的正确结论是A、K 1、K 2 都断开时,L 1、L 3 发光,L 2 不发光:B、K 1、K 2 都闭合时,L 1、
15、L 2、L 3 都发光;C、K 1 断开,K 2 接通时,L 2、 L3 都发光,L 1 不发光;D、K 1 闭合,K 2 断开时,L 2、L 3 都不发光,L 1 发光。10图中 R1=R2,当电键全断开时,安培表、伏特表的读数分别为 I1、U 1;当电键全闭合时,安培表、伏特表的读数分别为 I2、U 2。则 I1:I2 和 U1:U2 的值分别为A、0.5 和 0 B、1 和 2C、2 和 1 D、0.5 和 0.511图中 a、b 位置用来连接电表,为了使电路正常工作,正确的连接是A、a、b 两处都安装电压表;B、a、 b 两处都安装电流表;C、a 处装电流表,b 处装电压表;D、a 处
16、装电压表,b 处装电流表。12图中 R1=3 欧,R 2=4 欧,R 3=6 欧,U ab=6 伏,则电流表 A1、A 2 的读数分别是A、2.5 安,3.5 安; B、3.5 安,2.5 安;C、0 安,0 安; D、5.5 安,5.5 安。13图中 R1=R2,R 3=R4=R5,电压表读数 U1=10 伏,U2=12 伏,则 a、b 两端电压是A、22 伏; B、24 伏;C、26 伏; D、28 伏。14在图中,总电流 I=0.4 安培,R 1=R2=2 欧姆,R 3=1 欧姆。则下列对通过 R2 的电流的判断中正确的是A、向下通过 0.1 安培的电流B、向上通过 0.1 安培的电流C
17、、向下通过 0.2 安培的电流D、向上通过 0.2 安培的电流D若在测得 L1 两端电压后,只需断开 S1、闭合 S2,就能直接测出 L2 两端的电压15如图所示,三个定值电阻 R1、R 2、R 3 的电阻值均不相等,在 A、B 之间接一个电源,在 C、D 之间接一个电流表,电流表的示数为 I,现将电源、电流表的位置互调,则电流表的示数A可能增大 B可能减小 C一定不变D由于 R1、R 2、R 3 大小关系不知,故无法判定115 题参考答案:15 CDAAC 67 DD 8 1.2;9;10/3 9 BD 10 A1115 CACBC16如图所示:电源电压 U=6 伏,R 1=R2=4 欧,R
18、 3=2 欧。若安培表 A1 和 A2 的内阻忽略不计,求安培表 A1 和 A2 的示数。(A1:4.5 A2:3)18在图所示的电路中,R 1=6 欧,电源电压为 9 伏,电压表的示数为 6 伏,电流表的示数为 1 安。如果再取一个定值电阻 R 接入电路,要使电流表的示数变为 1.5 安,试问:(1)R2 的阻值为多大?(2)R 的阻值应为多大,以什么方式接入电路?(3)R 接入电路后,电压表的读数为多少? (4.5)19图中,电源电压 U=12 伏,R 1=10 欧,R 2=30 欧,R 3=10 欧,电流表读数 I1=0.3 安。求:伏特表读数和变阻器 R 中通有电流的那部分电阻。(7)
19、V初中物理竞赛基础训练电流定律班级_学号_姓名_得分_一、选择题:(每题 8 分共计 80 分)1. 一根均匀导线,现将它均匀地拉长,使导线的直径减小为原来的一半,此时它的电阻值为 64,则导线原来的电阻值为( )A.128 B.32 C.4 D.22. 如图所示,U AB90V,电阻 R1R 21000,电压表上的示数为30V,则电压表的内阻为( )A.2000 B.1000 C.500 D.8003. 有一横截面为 S 的铜导线,流经其中的电流强度为 I,高每单位体积的导线中有 n 个自由电子,电子的电量为 q,此时电子的定向移动速度为 v,在 t 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表
20、示为( )A.nvSt B.nvt C. It/q D.It/Sq4. 下列四个电路中,电源、电灯、滑动变阻器都分别相同,其中通过滑动变阻器的调节,能使电灯两端电压变化范围最大的是( )5. 如图所示, , ,则 MN 两点间的总电阻是( )R31R21A B.150C D32536. 在图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触头向 b 端移动时,伏特表的读数 U 和安培表的读数 I 如何变化( )A.U 减小,I 增大 B.U 减小,I 减小C.U 增大,I 增大 D.U 增大,I 减小7. 在图所示的电路中,电源恒定 , 当滑动变阻器 R 的滑动端向左滑动时,三个灯泡亮度的变化是( )A.L1
21、 变亮,L 2 变暗,L 3 变亮;B.L1 变暗, L2 变亮,L 3 变暗;C.L1 和 L2 都变亮,L 3 变暗;A B C DVAR1R2R3abR0 L1L2L3RR0D.L1 和 L2 都变暗,L 3 变亮。8. 如图所示,是用电流表 A、单刀双掷开关 S、电阻箱 R和已知电阻 R0 来测量未知电阻 Rx 阻值的电路图。现将开关 S 拨到 a,此时电流表的示数为 1;再将开关 S 拨到b,调节电阻箱 R的阻值,当电流表的示数为 时,电阻箱的阻值为 R,则被测电阻21Rx 的阻值为( )A B230C D00R9.如图所示的电路中,R 均为 10 欧,电流表示数位 1 安,则 Rx
22、 的阻值为( )A.25 欧 B.20 欧 C.15 欧 D.10 欧10.将阻值同为 R 的 6 个电阻连成如图所示的 4 种电路,则每个电路两端的 A、B 间的等效电阻 RAB, 最小的是 ( )二、计算题(20 分)11.在右图所示电路中,已知安培表的示数为 2.2 安培,求伏特表示数12. 如图所示,用伏安法测电阻可有两种不同的电路。但均有误差。若在甲图中伏特表示数为 6 伏,安培表示数为 1 安;在乙图中伏特表示数为5.76 伏,安培表示数为 1.2 安,求电阻 R多大?A1A3VA2R1R2 R3电学综合试题5画出等效电路图6画出等效电路图8当闭合开关 S0、S 1,断开开关 S2
23、 时当闭合开关 S2,断开开关 S0、S 1 时9当 S1、 、S 2 均闭合且滑片 P 滑到 a 端时当 S1、S 2 均断开且滑片 P 在 a 端时V2V1AR1 R2PS图 12SVAL1 L2S0S1 S2R3R4图 39图 23a VA1A2S1S2R2R1Lb 14当闭合开关 S1,断开开关 S2 和 S3,当闭合开关 S1、S 2,断开 S3 时当闭合开关 S3,断开 S1 、S 2 时15当 S1、S 2 闭合,滑动变阻器的滑片 P 在 a 端时当 S1、S 2 都断开,滑片 P 在 b 端时16只闭合开关 ,滑动变阻器的滑片 P 在最左端时3S只断开开关 ,滑片 P 移至最右
24、端时1只闭合开关 ,滑片 P 在最右端时图 251将滑动变阻器的滑片 P 置于中点 M,且只闭合开关 S1 时将滑动变阻器的滑片 P 置于 B 端,断开开关 S1,闭合开关 S2 时将滑动变阻器的滑片 P 置于 A 端,闭合开关 S1 和开关 S2 时2当滑动变阻器的滑片 P 在 B 端,只闭合 S2 时滑片 P 在 B 端,开关都断开时当滑片在 A 端,只闭合 S1 时1如图所示,电源电压不变,滑动变阻器的滑片 P 在中点 c 和端点 b 时,电压表的示数之比为 3:2,求:(1)滑动变阻器的滑片 P 在中点 c 和端点 b 时,电路中电流之比;(2)R 0 与 Rab 的比值。2如图所示,
25、 电源电压不变,电灯 L 的电阻不变。开关 S 闭合时,滑动变阻器的滑片P 在中点 c 和端点 b 时,电压表的示数之比为 3:4。求:(1)滑动变阻器的滑片 P在中点 c 和端点 b 时,电路中电流之比(2).电灯 L的电阻与滑动变阻器 ab 间的总电阻的比值等于多少?2如图 17 所示电路,电源电压保持不变。当开关 S 闭合与断开时电压表 V1 的示数之比为 3:2,电压表 V2 的示数之比为 9:10。已知电阻 R2=4。求:电阻 R1 和电阻R3 的阻值。图 17a c b4如图 19 所示,电路中电源两端电压保持不变,滑动变阻器的最大阻值为 R 。将滑动变阻器的滑片 P 置于 A 端
26、,只闭合开关 S1 时,电压表 V1 的示数为 U1,电压表 V2 的示数为 U2;将滑动变阻器的滑片 P 置于 B 端,仍只闭合开关 S1 时,电压表 V1 的示数为U1,电压表 V2 的示数为 U2,R 1 两端的电压 1.2V。已知 U1:U 1= 4:7,U 2:U 2= 2:1,R 2=12 。(1)求 R1 的阻值;(2)当滑动变阻器的滑片 P 置于 B 端时,闭合开关 S1、S 2、S 3,通过计算说明电流表能否使用 0-3A 这一量程进行测量。5在图 20 所示的电路中,电源两端电压保持不变。只闭合开关 S1,将滑片 P 移至滑动变阻器 R2 的中点时,电压表 V1 的示数为
27、U1,电压表 V2 的示数为 U2,电流表 A 的示数为 I1。闭合开关 S1、S 2,将滑片 P 移至滑动变阻器 R2 的 A 端时,电压表 V1 的示数为 U1,电压表 V2 的示数为 U2,电流表 A 的示数为 I2。只闭合开关 S1,将滑片 P 移至滑动变阻器 R2 的 B 端时,电流表 A 的示数为 I3。已知滑动变阻器最大电阻值为 10,U 1 U1,U 2 U2,I 30.4A。3求:电阻 R1、R 3;电流 I2。S1S2S3R2R1R3V1 V2A图 19ABP图 207如图所示,当滑动变阻器 R 的滑片 P 由某一位置滑到另一个位置时,电压表的示数之比为 1:2,并且滑动变
28、阻器前后两次消耗的功率之比为 25:1。求:1)两次电路中电流之比 2)滑动变阻器前后两次的电阻之比 3)R 0 与滑动变阻器第一次接入电路的电阻之比8如图,R 0 为 5 欧,当滑片 P 由某一位置滑到另一位置内,伏特表示数由 4 伏变为 8伏,且 P 在某一位置时 R0 的电功率与另一位置时 R0 的电功率比值为 251,求: 电 1源电压? P 在两个位置时滑动变阻器接入电路中的电阻? 2复杂电阻网络的处理方法在物理竞赛过程中经常遇到,无法直接用串联和并联电路的规律求出整个电路电阻的情况,这样的电路也就是我们说的复杂电路,复杂电路一般分为有限网络和无限网络。那么,处理这种复杂电路用什么方
29、法呢?下面,我就结合自己辅导竞赛的经验谈谈复杂电路的处理方法。一:有限电阻网络原则上讲解决复杂电路的一般方法,使用基尔霍夫方程组即可。它包含的两类方程出自于两个自然的结论:(1)对电路中任何一个节点,流出的电流之和等于流入的电流之和。电路中任何一个闭合回路,都符合闭合电欧姆定律。下面我介绍几种常用的其它的方法。1:对称性简化所谓的对称性简化,就是利用网络结构中可能存在的对称性简化等效电阻的计算。它的效果是使计算得以简化,计算最后结果必须根据电阻的串、并联公式;电流分布法;极限法等来完成。在一个复杂的电路中,如果能找到一些完全对称的点,那么当在这个电路两端加上电压时,这些点的电势一定是相等的,即
30、使用导线把这些点连接起来也不会有电流(或把连接这些点的导线去掉也不会对电路构成影响) ,充分的利用这一点我们就可以使电路大为简化。例(1)如图 1 所示的四面体框架由电阻都为 R 的 6 根电阻丝连接而成,求两顶点A、B 间的等效电阻。图 1 图 2分析:假设在 A、B 两点之间加上电压,并且电流从 A 电流入、 B 点流处。因为对称性,图中 CD 两点等电势,或者说 C、D 间的电压为零。因此,CD 间的电阻实际上不起作用,可以拆去。原网络简化成简单的串、并联网络,使问题迎刃而解。解:根据以上分析原网络简化成如图 2 所示的简单的串、并联网络,由串、并联规律得RAB=R/2例(2)三个相同的
31、金属圈两两正交地连成如图所示的形状,若每一个金属圈的原长电阻为 R,试求图中 A、B 两点之间的等效电阻。DCDCBA Arrrr2/BBr2/r/rAO图 3 图 4 图 5分析:从图 3 中可以看出,整个电阻网络相对于 AB 的电流流入、流出方式上具有上下对称性,因此可上下压缩成如图所时的等效减化网络。从如图 4 所示的网络中可以看出,从 A 点流到 O 电流与从 O 点到 B 电流必相同;从 A1 点流到 O 电流与从 O 点到 B1 电流必相同。据此可以将 O 点断开,等效成如图 5 所示的简单网络,使问题得以求解。解:根据以上分析求得 RAB=5R/48例(3)如图 6 所示的立方体
32、型电路,每条边的电阻都是 R。求 A、G 之间的电阻是多少?分析: 假设在 A 、G 两点之间加上电压时,显然由于对称性 D、B 、E 的电势是相等的,C、F、 H 的电势也是相等的,把这些点各自连起来,原电路就变成了如图 7 所示的简单电路。解:由简化电路,根据串、并联规律解得 RAG=5R/6(同学们想一想,若求 A、F 或 A、E 之间的电阻又应当如何简化?)例(4)在如图 8 所示的网格形网络中,每一小段电阻均为 R,试求 A、B 之间的等效电阻 RAB。图 8 图 9图 10 图 11EBCD6图 CEFHG7图ABCDACDO123454/R2BOA/2/ OABCD123450分
33、析:由于网络具有相对于过 A、B 对角线的对称性,可以折叠成如图 9 所示的等效网络。而后根据等电势点之间可以拆开也可以合并的思想简化电路即可。解法(a):简化为如图 9 所示的网络以后,将 3、O 两个等势点短接,在去掉斜角部位不起作用的两段电阻,使之等效变换为如图 10 所示的简单网络。最后不难算得RAO=ROB=5R/14RAB= RAO+ROB=5R/7解法(b):简化为如图所示的网络以后,将图中的 O 点上下断开,如图 11 所示,最后不难算得RAB=5R/72:电流分布法设定电流 I 从网络 A 电流入,B 电流出。应用电流分流思想和网络中任意两点之间不同路径等电压的思想,建立以网
34、络中的各电阻的电流为未知量的方程组,解出各电流 I 的比例关系,然后选取 A 到 B 的某一路经计算 A、B 间的电压,再由 RAB=UAB/IAB 即可算出 RAB例:有如图 12 所示的电阻网络,求 A、B 之间的电阻 RAB分析:要求 A、B 之间的电阻 RAB 按照电流分布法的思想,只要设上电流以后,求得A、B 间的电压即可。图 12解:设电流由 A 流入,B 流出,各支路上的电流如图所示。根据分流思想可得I2=I-I1I3=I2-I1=I-2I1A、O 间的电压,不论是从 AO 看,还是从 ACO 看,都应该是一样的,因此I1(2R)=(I-I1)R+(I-2I1)R解得 I1=2I
35、/5取 AOB 路径,可得 AB 间的电压UAB=I1*2R+I4*R根据对称性I4=I2=I-I1=3I/5所以 UAB=2I/5*2R+3I/5*R=7IR/5RAB=UAB/I=7R/5这种电流分布法事实上已经引进了基尔霍夫定律的思想,所以有一定的一般性。3:Y 变换复杂电路经过 Y 变换,可以变成简单电路。如图 13 和 14 所示分别为 网络和Y 网络,两个网络中得 6 个电阻满足怎样的关系才能使这两个网络完全等效呢 ? OBC25I1I43IBABA所谓完全等效,就是要求Uab=Uab,Ubc=Ubc,Uca=UcaIa=IA,Ib=IB,Ic=IC在 Y 网络中有IaRa-IbR
36、b=UabIcRc-IaRa=UcaIa+Ib+Ic=0图 13 图 14解得 Ia=RcUab/(RaRb+RbRc+RcRa)+ RbUca/(RaRb+RbRc+RcRa)在 网络中有IAB=UAB/RABICA=UCA/RCAIA=IAB-ICA解得 IA= (U AB/RAB)- ( UCA/RCA)因为要求 Ia=IA ,所以RcUab/(RaRb+RbRc+RcRa)+ RbUca/(RaRb+RbRc+RcRa)= (U AB/RAB)-( UCA/RCA)又因为要求 Uab= UAB ,U ca= UCA 所以要求上示中对应项系数相等,即RAB=(RaRb+RbRc+RcRa
37、)/ Rc -(1)RCA=(RaRb+RbRc+RcRa)/ Rb-(2)用类似的方法可以解得RBC=(RaRb+RbRc+RcRa)/ Ra-(3)(1)、 (2) 、 (3)三式是将 Y 网络变换到 网络的一组变换式。在(1)、 (2) 、 (3)三式中将 RAB 、R BC、R CA 作为已知量解出 Ra、R b、R c 即可得到Ra=RAB*RCA/(RAB+RBC+RCA)-(4)Rb=RAB*RBC/(RAB+RBC+RCA) -(5)Rc=RBC*RCA/(RAB+RBC+RCA) -(6)(4)、 (5) 、 (6)三式是将 网络变换到 Y 网络的一组变换式。例(1)求如图
38、15 所示双 T 桥网络的等效电阻 RAB。图 15 图 16分析:此题无法直接用串、并联规律求解,需要将双 T 桥网络中两个小的 Y 网络元变换成两个小的 网络元,再直接用串、并联规律求解即可。解:原网络等效为如图 16 所示的网络,由此可以算得RAB=118/93bRacIIICARBIII212BA AB2548例(2)有 7 个电阻同为 R 的网络如图 17 所示,试求 A、B 间的等效电阻 RAB。图 17 图 18解:将 Y 网络 O-ABC 变换成 网络如图 18 所示其中 RAB=(RaRb+RbRc+RcRa)/ Rc=5RRBC=(RaRb+RbRc+RcRa)/ Ra=5
39、R/2RCA=(RaRb+RbRc+RcRa)/ Rb=5R这样就是一个简单电路了,很容易算得RAB=7R/54:电桥平衡法图 19如图 19 所示的电路称为惠斯通电桥,图中 R1、R 2、R 3、R 4 分别叫电桥的臂,G 是灵敏电流计。当电桥平衡(即灵敏电流计的示数为零)的时候,我们称之为电桥平衡。这时有I1=I2, I3=I4, I1RI=I3R3, I2R2=I4R4有这些关系可以得到R1/R2=R3/R4上式称之为电桥平衡条件,利用此式简化对称性不明显的电路,十分方便。例:有 n 个接线柱,任意两个接线柱之间都接有一个电阻 R 求任意两个接线柱之间的电阻。图 20分析:粗看本题根本无
40、法求解,但是能充分利用电桥平衡的知识,则能十分方便得求解。BACR25B4R3R21DACGIIIIAEDBC解:如图 20 所示,设想本题求两接线柱 A、B 之间的等效电阻,根据对称性易知,其余的接线柱 CDE- 中,任意两个接线柱之间的电阻无电流通过,故这些电阻都可以删除,这样电路简化为:A、B 之间连有电阻 R,其余(n-2 )个接线柱之间仅有电阻分别与A、B 两点相连,它们之间没有电阻相连。即1/RAB=1/R+1/2R/(n-2)所以 RAB=2R/n二:无限电阻网络无限电阻网络分为线型无限网络和面型无限网络,下面我们就这两个方面展开讨论1:线型无限网络所谓“线型”就是一字排开的无限
41、网络,既然研究对象是无限的,就可以利用“无限”这个条件,再结合我们以上讲的求电阻的方法就可以解决这类问题。例(1)如图所示的电路是一个单边的线型无限网络,每个电阻的阻值都是 R,求 A、B之间的等效电阻 RAB .图 21解:因为是“无限”的,所以去掉一个单元或增加一个单元不影响等效电阻即 RAB 应该等于从 CD 往右看的电阻 RCDRAB=2R+R*RCD/(R+RCD)=RCD整理得 RCD2-2RRCD-2R2=0解得:R CD=(1+3 1/2)R= R AB例(2)一两端无穷的电路如图 22 所示,其中每个电阻均为 r 求 a、b 两点之间的电阻。图 22 图 23解:此电路属于两
42、端无穷网络,整个电路可以看作是由三个部分组成的,如图所示,则Rab=(2Rx+r)r/(2Rx+2r)即是无穷网络,bb 1 之间的电阻仍为 Rx则 Rx=(3 1/2-1)r代入上式中解得 Rab=(6-3 1/2)*r/6例(3)电阻丝无限网络如图 24 所示,每一段金属丝的电阻均为 r,求 A、B 之间的等效电阻 RAB .CBDAba baxRrxBA图 24图 25 图 26解:根据对称性可知,网络中背面那根无限长的电阻丝中 各点等势,故可以删去这根电阻丝,这样原网络等效为如图 25 所示的网络。又因为网络相对 AB 连线具有左右对称性,故可以折叠成如图 26 所示的网络,再利用例(
43、1)的方法可得RCD=REF=Rx即 Rx=r/2+r/2+(Rx*r/3)/(Rx+r/3)解得:R x=(3+211/2)r/6RAB=(2r*Rx/3)/(2r/3+Rx)=2(21)1/2r/212:面型无限网络解线性无限网络的指导思想是利用网络的重复性,而解面型无限网络的指导思想是利用四个方向的对称性。例(1)如图 27 所示是一个无穷方格电阻丝网络的一部分,其中每一小段电阻丝的阻值都是 R 求相邻的两个结点 A、B 之间的等效电阻。分析:假设电流 I 从 A 点流入,向四面八方流到无穷远处,根据对称性,有 I/4 电流由 A 点流到B 点。假设电流 I 经过无限长时间稳定后再由四面
44、八方汇集到 B 点后流出,根据对称性,同样有 I/4电流经 A 点流到 B 点。图 27解:从以上分析看出,AB 段的电流便由两个 I/4 叠加而成,为 I/2 因此 UAB=(I/2)*rA、B 之间的等效电阻RAB=UAB/I=r/2例(2)有一无限平面导体网络,它有大小相同的正六边型网眼组成,如图 28 所示。所有正六边型每边的电阻均为 R0,求间位结点 a、b 间的电阻。分析:假设有电流 I 自 a 电流入,向四面八方流到无穷远处,那么必有 I/3 电流由 a 流向 c,有 I/6 电流由 c 流向 b.再假设有电流 I 由四面八方汇集 b 点流出,那么必有 I/6 电流由 f 流向
45、c, 有 I/3 电流由 c 流向 b.解:将以上两种情况结合,由电流叠加原理可知BAr32r 3r2rCDFEAB987654321acdefgIac=I/3+I/6=I/2(由 a 流向 c)Icb=I/3+I/6=I/2(由 c 流向 b)因此 ab 之间的等效电阻为 Rab=Uab/I=(IacR0+IcbR0)/I=R0 有关电饭煲电路的练习1如图所示某种电饭煲的电路原理图,R 1、R 2 为电热丝, S 为温控开关,A、B 两点间的电压保持不变。 (1)S 闭合时,电饭煲处于加热状态,为什么?(2)若 R1:R2=9:1,加热时功率为 800W,保温时的功率是多大?1min 产生的
46、热量是多少?2某家用电器具有加热、保温的功能,如图所示为其原理图。电器发热电阻 R 的额定电压为 220V,额定功率为 600W。加热时,按下温控开关S 与 a、b 接触,此时红色指示灯亮;当温度达到一定时,温控开关 S 自动跳接到 c,使电器处于保温状态,此时黄色指示灯亮,红灯标有“6V ,1W” ,黄灯标有“12V,3W”的字样。工作时两灯均能正常发光(虚线框内为电器的加热和保温装置,计算结果保留一位小数) 。求:(1)试分析 R1 的作用,并求出 R1 的阻值;(2)算出电阻 R2 的阻值及在保温时刻该电器保温装置的发热功率;(3)当电器处于保温状态时,保温装置每分钟消耗的电能是多少焦?
47、3电饭煲是一种常用的家用电器.性能良好的电饭煲在 103时能自动转入保温状态.图 8-32 给出的是简化的电饭煲电路原理示意图.未煮饭时,触点开关 1、4;2、3 是分离的.煮饭时,绝缘杠杆左端上升,触点开关 1、4;2 、3 闭合,电热丝加热,锅内温度达到 103后,绝缘杠杆左端下移,触点开关 1、4;2、3 分离,触点开关 3、5 闭合.图中 L1、L 2 是两个指示灯,其中一个是保温指示灯,一个是工作指示灯. (1)工作指示灯是 .(2)如果加热盘电热丝的电阻是 55(设电热丝的电阻不随温度变化),指示灯 L1、L 2 的规格是 “l2V、lW” ,为保证指示灯 L1 正常发光,电阻 R1 的值是 . 4如图所示是电饭煲的电路图,S 1 是一个限温开关,手动闭合,当此开关的温度达到居里点(103)时会自动断开,S 2 是一个自动温控开关,当温度低于 70时会自动闭合,温度高于 80时会自动断开,红灯是加热状态时的指示灯,黄灯是保温状态时的指示灯,限流电阻 R1R 2500,加热电阻丝 R350,两灯电阻不计。(