电学计算

初中物理电学部分计算浅析

贵定一中   张荣军

在学习初中物理电学部分知识后，学生们感到比较难的问题就是对于电学部分的计算题无法下手。对于这个问题，如何来解决呢/下面就谈一下一些必要步骤。

一、先弄清各电学元件的作用

A、电源：提供电能；B、用电器：消耗电能，把电能转为其它形式的能；C、电键：控制电路的通断；D、导线：连接电路；E、滑动变阻器：改变连入电路中的电阻，从而改变电路中的电流；F、电流表：测量电路中电电流，只能串联接入被测电路中，“+”、“—”接线柱不宜接反，测量值不能超过其量程，不能把它与电源直接连接起来；G、电压表：测量电路中电压，只能与被测电路并联，“+”、“—” 接线柱不宜接反，测量值不能超过其量程。

二、弄清通路、断路、短路三种情况下用电源工作情况

1、通路：处处连通的电路。通路时用电器处于工作状态。

2、断路：某处断开的电路。断路时用电器停止工作。

3、短路：电流没有经过用电器，由电源正极流出直接回到电源负极。短路时用电器停止工作，将烧坏电源。（若某部分电路短路，只有这部分用电器停止工作，其它用电器照常工作，不会烧坏电源）。

三、学会识别电路最基本连接形式

串联、并联的识别：学会电路的变换。

1、串联：用导线把用电器逐个顺次连接起来。（见图1）在串联电路中只要有一个地方断开，所有用电器停止工作。

              

2、并联：用导线将用电器并排连接起来（见图2），并联电路中分干路（粗线条）和支路（细线条），干路部分某处断开，所有用电器停止工作；若某支路断开只有这条支路用电器停止工作。

但有些电路不是一眼就能分清是串联或是并联，必须进行电路的变换。在电路变换中，用电流的流向法是清楚明显的。（注：电流是电源正极流出经用电器回到负极）。

3、电路变换

例：如图3，当S 1 、S 2 断开，R 1 、R 2 和R 3 是什么连接？当S 1 、S 2 闭合时，R 1 、R 2 和R 3 是又什么连接？

         

解：（1）当S 1 、S 2 断开，电路变为图4，R 1 、R 2 和R 3 串联。

   （2）当S 1 、S 2 闭合，电路变为图5、图6，R 1 、R 2 和R 3 并联。（A、C或B、D之间没有用电器，可以看作一点）

              

四、分清电路是串联还是并联后，会应用串、并联电路和性质进行计算

1、串联电路的性质：

A、串联电路中各处电流强度相等。（I 1 =I 2 =I 3 =……）

B、串联电路两端总电压等于各部分电路两端电压之和。（U=U 1 +U2+U3+……）

C、串联电路总电阻等于各段电路电阻之和。（R=R 1 +R2+R3+……）

2、并联电路的性质

A、并联电路中，干路上电流等于各支路电流强度之和。（I=I 1 +I 2 +I 3 +……）

B、并联电路中，各支路两端电压相等。（U=U 1 =U 2 =U 3 =……）

C、并联电路中，并联电路总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。

（ R ( 1 ) = R1 ( 1 ) + R2 ( 1 ) + R3 ( 1 ) +……）

例：如图8电阻R 1 =30欧、R 2 =15欧，电源电压保持不变，当K 1 、K 2 都闭合时，电流表示数为1安，当K 1 、K 2 都断开时，电流表示数为0.2安，求电源电压和R 3 的阻值。分析：当K 1 、K 2 都闭合时，R 2 被短路，电路变为图9，R 1 、R 3 并联。当K 1 、K 2 都断开时，R 3 被开路，R 1 、 R 2 串联。图10。

            

  I= R1 ( U ) + R3 ( U1 )     1A= 30欧 ( U ) + R3 ( U )

解：K 1 、K 2 都闭合时，R 1 、R 3 并联，得

    

    K 1 、K 2 都断开时，R 1 、 R 2 串联，得

   U=U 1 +U 2 =IR 1 +IR 2 =I（R 1 + R 2 ）=0.2安×（30欧+15欧）=9伏 （2）

1A= 30欧 ( 9V ) + R3 ( 9V ) 将（2）代入（1）得：

R 3 =13.0欧。

    五、W=UIT可变为W=I 2 RT

电学部分中，主要计算的是电功、电功率，但一般计算的是电热器电路。则：

由W=UIt可变得

    W= R ( U2 ) t= I 2 Rt

由W=UIT知：在串联电路中，电流流过导体所做功与导体电阻成反比。

由W= R ( U2 ) t知：在并联电路中，电流流过导体所做功与导体电阻成反比。

由P=UI可变得

P=I 2 R= R ( U2 ) t

由P=I 2 R知：在串联电路中，导体电功率与它的电阻成正比。

由P= R ( U2 ) 知：在并联电路中，导体电功率与它电阻成反比。

例：如图11所示，电源电压不变，R 2 =24欧，灯泡L上标有“LW”字样，额定电压已看不清，灯泡L的电阻R 2 ＞R 1 ，求：

（1）S 1 、S 2 闭合时，电流表示数为1安，电压表示数为6伏，R 1 阻值有多大？

（2）当S 1 、S 2 均断开，S 3 才合时，灯泡L正常发光，求此时通过R 1 的电流。

分析：

当S 1 、S 2 闭合时，电路变为图12，R 1  、R 2 并联，当当S 1 、S 2 断开时，S 3 闭合，R 1 与L串联，电路变为图13。

               

解：当S 1 、S 2 闭合时，R 1  、R 2 并联，U 1 =U 2 =U=6伏

 1= R1 ( 6 ) + 24 ( 6 ) →R 1 = 0.75 ( 6 ) =8          I=I 1 +I 2 = R1 ( U ) + R2 ( U )

当S 1 、S 2 都断开，S 3 闭合，R 1 与L串联，L正常发光

   6=I 1 ×8+ I1 ( P1 ) = I 1 ×8+ I1 ( 1 )

   I 1 = 4 ( 1 ) 安        I 2 = 2 ( 1 ) 安（不合题意，舍去）。

答：（1）R 1 阻值为8欧，（2）通过R 1 电流为0.25安。

总之，在进行电学部分计算时，要先学会识别电路，熟悉理解串、并联电路的性质，会很好利用电功、电功率的数学表达式及变形式子，这样才会有效把握电学部分的计算。