许多初中生在物理电学这个环节当中表现得比较吃力, 特别是在遇到那些线条交织得相当密集的电路图的时候, 总是难以准确地区分串联和并联这两种连接方式。现在这里向你们分享3个具有普遍适用性的解题技巧, 这些方法能够极大地帮助你们彻底解决在电学学习上所遇到的困难。
(一) 路径识别法
大家在初中物理这门学科的学海里扑腾的时候, 心里要时刻明白, 想把那些电学计算题算得清楚透彻, 先得把手头的电路图给看明白, 要知道它们到底是怎么连起来的, 这一步棋要是走偏了, 后面全得乱套。那么啥叫“路径识别法”呢?
说白了, 这法子的核心逻辑, 就是让你脑补那个电流跑动的过程，就好比你把自己代入了那个电流分子。你不妨发挥点想象力, 在心里头把那股子电流的劲儿, 想象成哗啦啦的水流, 同时再把那些细细的电线的家伙事儿, 想象成通水的管子。
接着你就顺着这根水管往里头看, 假设这股水流它从电源的那头正极那儿冒了出来, 然后一路颠簸往下淌, 如果最终发现, 就只有一条路可走没得选, 别的路都不通, 只能老老实实回到那个负极去, 那这时候你就可以一拍大腿说, 这电路结构没跑了, 就是个实打实的纯串联的电路, 铁板钉钉就是这样。
在这样一种连接方法里面, 电流可以说是全心全意的。它必须按照先后顺序, 一个接一个地经过每一个用电器, 在这条路途之中, 绝对不会出现任何可以分流的岔口。这就说明了一件事情, 如果你在任何一处位置安装了一个开关, 这个开关都能够去支配整个电路的开启与关闭状态。
这就是串联电路最具有代表性的特点, 也就是电流走过的路径只有一条, 各个用电器之间会相互发生影响。要是其中某一个小灯泡发生了损坏的情况, 那么整个电路就会立刻变成断开状态, 其余的那些灯泡也就没有办法继续正常工作了。
与它形成相对情况的是, 并联电路这种现象是有点像是河流在流动的过程中不小心碰到了一个分叉口的场景。
电流从电源的正极这个位置流出之后, 在某一个点上我们管这个地方叫分支点, 然后这股电流裂开了好几股子, 一股一股的分别流向各个不一样的灯泡上面去, 等到最后又会在另外一个点上这个地方我们管这个地方叫汇合点重新把这几股力量聚到了一起, 然后回到了电源的负极这一端去。
就在这样的一种并联电路结构里面呢, 每一条支路都是一个独立的通道存在。由这种拥有多条不同路径的特点所决定出来的一个结果就是存在于这种并联电路内部的各个不同的用电器之间是不会互相造成干扰的这种特性。
(二) 节点标注法
当你在处理那些呈现出一种如同蜘蛛网一般复杂的电路图的时刻, 并且在这些图中竟然还存在导线横跨在各个元件上方的情况时, 单纯依赖人眼去观察和追踪电流路径的这个行为, 就非常容易产生错误的判断了, 在这种时候, 你需要把一种叫做节点标注法的东西作为一个进阶工具给它引入进来。
在具体操作的时候, 我们是能够从电源正极那边出发的, 用字母A来标注起始的那个点。沿着导线走去走, 只要是没遇到电阻、灯泡或者电表的地方, 所有的点都标上字母A。接着是从负极那边出发, 用字母B来标注。
等到把所有的节点都没被标注上字母之后, 你再去观察每个用电器的两端是什么情况。如果所有灯泡的两端都是分别连接在A点和B点上的话, 那么它们之间的关系就是并联关系。原因是它们用了同一个电压入口, 同时也是用了同一个电压出口。
如果灯泡是首尾相连, 也就是说第一个灯泡的一端连接到了A点, 它的另一端则接在了C这个中间点上, 接着第二个灯泡的一端接在C点, 它的另一端又接到了B点, 那么这种情况下我们就说它们是串联状态。
使用节点法这种方法是非常有效的, 它能够剔除那些因为导线弯曲变形所带来的一些干扰成分, 进而让电路本身的逻辑结构非常清晰地浮现在纸面上面。它在解决中考里出现的物理动态电路题目以及电功率综合题的时候, 起到了一个像“定海神针”一样非常重要的作用。。
(三) 断路验证法
要是前边两种法子你照样觉得摸不着头脑, 那“断路验证法”就是最实在、最直接的去搞明白的办法。你可以在脑子里头转一转, 或者在草稿纸面上画一画, 试着把其中某一个用电器给拆掉。紧接着就去盯着剩下的那些用电器看, 看它们还能不能好好工作。
要是你把一个拆了之后, 别的全都暗下来了, 没反应了, 那它们就肯定是串在一块儿里头的, 也就是我们说的串联；可要是你把一个拆掉了之后, 其他的依然还亮着, 没受影响, 那它们就是并在一块儿里的, 也就是并联这种关系。
在分析那些存在于日常生活场景之中的电路情况之时, 这个方法所显示出来的有用程度是非常高的, 就比如说我们家里的吊灯这一类物品, 尽管它们上面配置了许多个灯泡作为照明设备, 但是如果在某一个特定的时间点, 仅仅有其中一个灯泡发生了损坏的情况出现, 其余的那些灯泡还是可以照常进行发光工作的, 从这种现象可以得出结论, 它们是并联的连接方式, 而对于过去那种属于老旧风格的、用来装饰节日气氛的小彩灯来说, 只要是有一盏灯内部的灯丝断裂了, 那么一整条线路中的所有灯泡都会彻底熄灭掉, 这样的情况很明显就是串联连接的典型代表, 通过把像“相互影响”这样的逻辑关系当作一种依据, 然后反过来去推断出究竟采用的是什么连接方式, 这种做法的最终准确率是极高的。
当我们在做题目的时候, 咱们是可以伸出我们的手指的, 用你的这个手指头去遮挡住一个灯泡, 然后, 我们就顺着电流流动的这一个方向去看一看看, 看看这路径它是否还是通畅的, 嗯这个方法是非常适合那种带有多个开关的复杂电路的情况的, 你可以通过自己去模拟一下那个开关到底是在打开的一个状态还是在闭合的一个状态, 从而呢去观察那个整个电路的状态发生了一个什么样的变化, 这种操作方式呢是能够直接帮你迅速的锁定住哪些元件它是并在那个支路上面的, 又有哪些元件它是串在那个干路当中的, 所以说, 你要是把这个点给掌握住了的话, 那你就是真正的抓住了那个分析与解析电路逻辑的一把非常关键的钥匙。
(四) 口诀一精讲
为了让大家更容易记住这一点, 我们总结出来了第一个口诀, 这个口诀的具体内容就是: 要走到底的就是串联电路, 要分开行动的就是并联电路。这句话想要强调的东西, 实际上就是电流所走过的路径或者说是轨迹问题。
如果是处于一个串联电路里面的话, 电流根本就没有任何的选择余地存在的, 它必须要从起点一直走到终点为止才行的。不管说这个电路绕了多少个圈出来也好, 只要这个电路本身没有产生分岔的情况发生, 它的本质特征就跟一串珍珠项链上面的那一颗一颗的珠子完全是一样的, 都是一颗接着一颗地排列在一起的。
然后那个把“分头行动”给拿出来讲, 这个说法它是把这个并联电路的内在本质给揭示出来了, 意思就是那个电流在经过那个节点的时候会发生分流的事情, 这个事情就相当于是那种一大群人进入了商场之后会各自朝着不同的柜台走开的情况去进行描述, 而这种所谓的分流情况的出现就代表着说那个总的电流数值在数量上必须等于各个支路的电流数值加在一起之后的总和, 所以在做题目解决那些电路问题的过程中, 只要看到那个图纸上的电路图里面出现了特别明显的像是丁字路口那样形状的交叉或者十字路口那样形状的交叉, 那么就要马上提高警惕精神, 心里要清楚这个地方很有可能是存在着一种并联结构的情况存在的, 而且因为那个会发生分流的那个点的存在, 所以它就成了并联电路之中在最核心的位置上面的一个特征性的东西, 并且这一点是从几何形态方面去体现出来的。
在使用这个口诀的时候, 需要注意避开电压表带来的干扰事情, 因为电压表的内部电阻是非常大的, 所以在分析电流通过的路径的过程里面, 我们能够暂时地把电压表看成是断开的分路部分, 同时电流表的内部电阻是非常小的, 所以能够被看成是一根普通的连接线, 把电路先简化好了以后再去使用口头上的口诀, 你将会发现原来十分复杂的图形一下子就变得比较简单清楚了, 并且有可能用眼睛一看就能得出正确的结果。
(五) 口诀二精讲
第二个口诀就是: “串联分压各一半, 并联分流各承担”。这句话是从电压以及电流的分配规律这个地方入手的, 它能够帮你从数值逻辑的这个角度去理解什么叫串联以及什么叫并联。
在电路处于串联状态的时候, 电源提供的总电压会被串联在内的各个用电器共同给分担掉。如果灯泡的电阻比较大一点的话, 它所分到手的电压数量就会多一点。像电压这种分配的比重情况和电阻的大小是存在着正比关系的, 这可是串联电路在计算方面一个非常重要的规律。
当处在并联电路这种情形的时候, 实际情况正好是反过来的, 因为每个支路都直接连接在了电源的两端, 结果就是各个支路的电压都是相等的, 这个相等的电压值就等于电源提供的电压, 不过总电流被分成了好几个部分流走, 电阻比较小的那个支路里通过去的电流反而要大一些, 这种叫做等压分流的特点, 正是并联电路能够在电力分配这件事情上得到很广泛运用的重要原因, 只要你搞清楚了这一点, 那么你将来在面对电学比例这类题目的时候, 就会变得非常顺手, 很容易处理好。
借助着这个口诀, 咱们就可以把电路的故障比较快给它判断出来, 要是说在一个并联电路里头, 那个总的电流突然就变得小了, 那么就说明有某一条支路给断开了去, 反之, 如果是在串联电路里面发生的情况是总电压全都集中在了某一个元件的两端那里头, 那么这也就说明了它该元件是有可能发生了断路这一种情况的, 所以你看, 这个口诀它不光是一个用于记忆的工具而已, 它还更是那逻辑推理的一个起始点所在, 只有把那些物理现象和那些数学规律结合起来一同看才行, 这样子才是把那电学真正的给弄懂明白了。
(六) 口诀三精讲
第三个口诀是专注于描述开关发挥作用的, 具体的内容就是干路开关负责管控全局范围的情况, 支路开关则只负责管控它所在的自身部分。在这类并联电路的结构中, 选择把开关安装在哪个具体位置, 就会直接决定这个开关所具有的权力大小到底有多大。
假设一个开关是被安装在了干路上面, 所谓干路就是指电流还没有开始进行分流或者已经完成汇合的那些特定地方, 那么该开关在电路中扮演的角色就相当于总司令一样, 只要操作者一按压下去, 整个电路内部的所有部分都会立刻面临断电的状态。
从这一现象可以看出, 处于干路位置的开关对于电路中存在的每一条支路都拥有绝对的控制权限。
如果开关被安装在了某一条支路上面, 它就仅仅是去管辖那一条路径里的灯泡而已。其他的支路里面的那些灯泡, 还是被总开关在管着, 大家各自独立, 互不干扰。靠着这个规律, 能够进行反向的电路设计操作。
举个例子, 题目的具体要求是要求两个灯泡L1和L2形成并联的状态, 然后只有一个开关S去控制L1。这种情况下你就得明白, 开关S必须串联到L1所在的那个细分的分支里去。它是绝对不能被放在干路上的。这类逆向思考的方法, 在做作图类题目当中, 有着非常关键的作用。
对于串联电路来说, 开关放置在那个具体位置上其实是不起什么实际作用的。不管你是把这个开关安在电源正极旁边的地方, 还是安在负极旁边的地方, 又或者把它安置在那两个灯泡中间的位置, 只要一把这个开关断开, 那么整个这条通路里的电流马上就就没有了。
开关所在的位置根本就不会影响到它本身的功能表现, 这是串联电路里面的开关所具备的一个比较独特的特点。你只要牢牢地记住这上面所说的这个口诀, 当你在做那些关于“局部短路”现象或者是开关组合控制的题目分析的时候, 你就不会再轻易地被其他一些错误的干扰选项给迷惑住从而分不清东南西北了。
(七) 避坑小贴士
当咱们真正参加考试的时候, 孩子们最有可能不小心跳进去的那个坑, 就是叫做表象干扰这个东西, 这个现象在很多时候题目会把导线画得乱七八糟的, 看起来一点都不规整的, 或者是故意地把那些本来是并联关系的灯泡, 给画在同一条直线上面的, 在这种情况之下, 大家一定要管住自己眼睛别被骗了, 心里头一定要有这根弦, 要坚持着用那种叫做电流路径法的方法老老实实地去把整个电路走上一遍才妥当, 只要是在电流从起点跑到终点这一路上发生了分支和汇聚这两件事的话, 那么无论外观看起来有多像串联电路的样子, 它骨子里的本质其实还是属于并联电路类型的。
还有另一个大家经常踩的坑, 这个坑是关于电表具体应该怎么连上去的。请大家一定要记住这一回事, 电流表它必须要把自己串联在被测的那个电路里面去。另外, 电压表它必须要把自己并联到被测的那个元件的两端上面。
如果说电流表被不小心给它并联到了灯泡的两边, 那这种情况就会造成灯泡发生短路的状况。这时候电流会全部都从电流表这个地方形成的捷径之中流走。最终的结果就是导致灯泡不会亮起来。由这种电表的错误连接所引起的电路方面的变化, 它就是中考物理实验探究题当中的一个非常高频出现的重要考查点。
最后的时候, 我给那些正在学习的同学们提出一个建议, 就是在平时的练习过程里, 一定要去逐渐培养出一个“先进行简化操作、然后再进行分析”的良好习惯。
当你碰到那些结构比较复杂的电路图画面的时候, 你先拿起铅笔, 把电压表直接划掉, 接着, 要把电流表的位置替换成导线, 等到你把最基础的那些连接方式都看清楚之后, 再把之前移走的那些电表给还原回来, 从而去进一步地分析和解读它们的读数情况。
这种能够通过某种手段去伪存真的一种处理能力, 被普遍认为是在提升物理这一科目成绩方面起到决定性作用的分水岭。只要你能够多去做几道那种典型的、采用了节点标注法的题目, 那么你的关于电路的那种感觉就会非常迅速地建立起来了。
掌握了这三个解题口诀和分析方法之后, 初中物理里面的电路图就会不再是那种让人感到无解的迷宫。虽然电学这个领域在表面上看起来是非常抽象的, 但是它的底层逻辑却是非常严密的, 只要你能够找到准确的切入点, 事情就能像破竹一样顺利地进行下去。
在进行物理学习的时候, 最重要的在于理解其中的道理, 而不是去进行死记硬背, 希望通过这些方法能够帮你省下大量的用来刷题的时间, 从而能够实现精准提分。
你认为电路图中最让你感到头痛的那些问题都是属于什么样类型的题目, 到底是需要动态地去分析电路的那种情况, 还是需要去排查里面出了故障的这样一类事情才好。请你愿意在评论区的地方留下你觉得自己遇到的那些困扰, 以便让我们可以一起去讨论一些更加高效一点的方法来进行解题的事情处理。
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