Prinsip dasar penyederhanaan rangkaian
Rangkaian kompleks pada kelistrikan fisik sekolah menengah pertama dapat disederhanakan dengan prinsip sebagai berikut:
☀Pertama: mengabaikan hambatan kabel, diasumsikan bahwa kabel R adalah ≈0. Tegangan melintasi kabel dengan arus yang mengalir adalah nol, dan tegangan melintasi sakelar dapat diukur saat terbuka (tidak ada breakpoint lain di sirkuit).
☀Kedua: Saat sakelar ditutup, itu setara dengan kabel; ketika sakelar terbuka, itu setara dengan rangkaian terbuka, yang dapat dilepas dari dua simpul rangkaian. Ketika sakelar ditutup dan arus mengalir, tegangan melintasi sakelar adalah nol, dan tegangan melintasi sakelar dapat diukur saat terbuka (tidak ada titik putus lain di sirkuit).
☀Ketiga: Resistansi internal ammeter sangat kecil. Saat menganalisis mode koneksi sirkuit, tempat dengan ammeter dapat dianggap sebagai kabel.
☀Keempat: Resistansi internal voltmeter sangat besar. Saat menganalisis mode sambungan rangkaian, tempat dengan voltmeter dapat dianggap sebagai rangkaian terbuka dan dilepas dari dua simpul rangkaian.
☀Kelima: Korsleting alat listrik (hambatan): Ketika alat listrik (hambatan) dan kabel (saklar, ammeter) dihubungkan secara paralel, tidak ada arus yang melewati alat listrik (seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah) , dan alat listrik dapat dilepas dari dua simpul rangkaian ( lepaskan).
☀Keenam: Segmen Pa dari rheostat geser dihubung pendek oleh kawat (batang logam) dan tidak berfungsi. Setelah menghilangkan ruas Pa, gambar a di bawah menjadi gambar b.
☀Ketujuh: Analisis hubungan antara arus total, tegangan total dan arus terbagi dan tegangan terbagi sesuai dengan hukum arus dan tegangan rangkaian seri dan paralel "tegangan terbagi seri, arus terhubung paralel".
☀Kedelapan: Jika ammeter dihubungkan secara seri dengan alat listrik apa pun, ukur arus alat listrik tersebut, dan jika voltmeter dihubungkan secara paralel dengan alat listrik apa pun, ukur voltase alat listrik tersebut. Tegangan yang diukur dengan voltmeter dapat dinilai dengan metode slip dan metode sumber.
☀Kesembilan: Pada prinsipnya, voltmeter harus disambungkan secara paralel di sirkuit. Saat mengukur tegangan catu daya secara terpisah, dapat langsung dihubungkan ke kedua ujung catu daya.
Secara umum, jika voltmeter dihubungkan secara seri dalam rangkaian, tegangan yang diukur adalah tegangan yang melintasi catu daya (lihat catatan untuk lebih jelasnya). Jika ammeter terhubung langsung ke kedua ujung catu daya, itu akan terbakar, dan catu daya akan dihubung pendek, membakar catu daya.
☀Kesepuluh: Jika tidak ada peralatan listrik (kecuali sakelar dan ammeter) pada kabel (antara simpul), maka setiap titik pada kabel dapat dianggap sebagai titik, yang dapat digabungkan, dipisahkan, ditambah atau dikurangi secara sewenang-wenang. (Metode ini disebut juga metode node) Contoh:
02
Langkah Penyederhanaan Rangkaian
☀Langkah 1: Lepaskan sakelar yang terputus sesuai dengan persyaratan topik, dan putar sakelar yang tertutup menjadi kabel.
☀Langkah 2: Ubah ammeter menjadi kabel (bisa juga disimpan sesuai kebutuhan).
☀Langkah 3: Lepaskan voltmeter.
☀Langkah 4: Gabungkan (atau ubah posisi) node pada kabel. (Langkah ini digunakan ketika ada banyak peralatan listrik di sirkuit dan saling terjerat)
☀Langkah 5: Gambarlah diagram rangkaian ekuivalen untuk menentukan apakah peralatan listrik dihubungkan secara seri atau paralel.
☀Langkah 6: Gunakan prinsip 7 dan 8 di sirkuit asli untuk menilai arus dan voltase listrik mana yang diukur oleh ammeter dan voltmeter.
☀Langkah 7: Tambahkan voltmeter dan ammeter ke diagram rangkaian ekuivalen, dan analisis hubungan antara masing-masing ammeter dan representasi voltase. (Prinsip Tujuh)
03
Kuliah pilihan tentang contoh klasik
☀Contoh 1: Pada diagram rangkaian berikut, setelah saklar S ditutup, pembacaan voltmeter V1 adalah 2,5V, dan pembacaan V2 adalah 1V. Jika bacaan A2 adalah 0.2A, berapakah bacaan A1? Temukan tegangan di kedua bola lampu.
gambar
Analisis: Langkah 1: Ubah sakelar menjadi kabel;
Langkah 2: Ubah ammeter menjadi kawat;
Langkah ketiga adalah melepas voltmeter.
Langkah keempat (dihilangkan)
Langkah 5: Tentukan metode penyambungan listrik
gambar
Jelas, kedua bola lampu dihubungkan secara seri di sirkuit.
Langkah 6: Menurut prinsip 4, ketahuilah bahwa voltmeter V2 terputus, sehingga tidak ada arus yang mengalir melalui A1, dan pembacaannya nol; menurut metode slip, diketahui bahwa V1 dihubungkan secara paralel dengan catu daya, dan mengukur tegangan pada kedua ujung catu daya. V2 dan L2 dihubungkan secara paralel, dan tegangan pada L2 diukur.
Langkah 7: Diagram rangkaian ekuivalen adalah sebagai berikut:
gambar
Berdasarkan diagram rangkaian ekuivalen, terlihat bahwa I1=I2=0.2A yang diperlukan
U1=2.5V-1V=1.5V U2=1V
gambar
☀Contoh 2: Seperti yang ditunjukkan pada gambar, setelah sakelar s ditutup, hubungan antara representasi tegangan berikut adalah, dan hubungan antara representasi arus adalah ___.
gambar
Analisis: langkah pertama: putar sakelar menjadi kabel;
Langkah 2: Ubah ammeter menjadi kawat;
Langkah ketiga: lepaskan voltmeter; langkah keempat (dihilangkan);
Langkah 5: Tentukan mode koneksi setiap alat listrik:
gambar
Langkah 6: Nilai objek yang diukur dengan ammeter dan voltmeter sesuai dengan prinsip 7 dan 8 dan metode slip atau metode penghilangan sumber.
① Di sirkuit asli, jika voltmeter dilepas, dapat ditemukan bahwa amperemeter A1 dan A2 dihubungkan secara seri dengan bola lampu, sehingga angka representasi arusnya sama;
② Menggunakan metode slip, dapat dinilai bahwa V1 mengukur tegangan di kedua ujung L1, V2 mengukur tegangan di kedua ujung catu daya, dan V3 mengukur tegangan di kedua ujung L2.
Langkah 7: Diagram rangkaian ekuivalen adalah sebagai berikut:
gambar
gambar
☀Contoh 3: Setelah sakelar sirkuit ditutup, pembacaan v1, v2, dan v3 masing-masing adalah 8V, 9V, dan 4V, jadi berapa tegangan pada kedua ujung L1, L2, dan L3?
gambar
Hubungan voltase yang diperlukan adalah: U2=U1 plus U3 I1=I2
Solusi: Menurut "Sepuluh Prinsip, Tujuh Langkah", diagram rangkaian ekuivalen dari rangkaian tersebut dapat diperoleh sebagai berikut:
gambar
Dari diagram ekuivalen, persamaan berikut dapat diperoleh:
UL1 ditambah UL2=8V
UL2 ditambah UL3=9V
UL3=4V
Solusi: UL1=3v UL2=5v UL3=4V
gambar
☀Contoh 4: Seperti pada gambar, diketahui bahwa kedua bola lampu L1 dan L2 dihubungkan secara seri, maka penilaian yang benar antara ketiga amperemeter (ammeter atau voltmeter) pada ①, ② dan ③ adalah ( )
A. ① adalah ammeter, ② dan ③ adalah voltmeter;
B. ① dan ③ adalah voltmeter, dan ② adalah ammeter;
C. ① dan ② adalah amperemeter, dan ③ adalah voltmeter;
D. ①② dan ③ keduanya ammeter
gambar
Analisis: Pertanyaan ini dapat dijawab dengan metode eliminasi. Isi tabel untuk jawaban A
Di antara ketiga posisi tersebut, menurut diagram sirkuit "sepuluh prinsip, tujuh langkah" disederhanakan menjadi:
gambar
Jelas, itu tidak sesuai dengan judulnya.
Isikan tabel jawaban B ke dalam gambar, rangkaian dapat disederhanakan menjadi:
gambar
Metode pengisian ini sesuai dengan makna pertanyaan.
Isikan tabel jawaban C ke dalam rangkaian, rangkaian L1 diputus, dan rangkaian sederhananya sama dengan jawaban A yang tidak sesuai dengan maksud soal. Isi tabel jawaban D pada gambar, catu daya dihubung pendek, dan tidak ada arus yang mengalir melalui kedua bola lampu, yang tidak sesuai dengan arti pertanyaan. Jadi pilihlah jawaban B.
