电路中的电势分析.docVIP

电路中的电势分析　 　　在电路分析和计算中，对电路中各点电势高低的分析，往往是正确分析电路结构，判断电流的流向，计算两点间的电势差的基础和关键．下面分别对电路中电势分析的方法，以及电势分析在电路分析和计算中的运用作些说明． 　　一、电路中电势分析的方法 　　在闭合电路中，电源两极的正、负电荷沿电路建立电场，其中电源的正极电势最高，负极的电势最低，分析电路中其它各点电势高低的分布，要把握如下两个要点： 　　1R，沿电流的方向电势降低，降低的数值等于IR． 　　2r的电源时，沿着电流从负极流入由正极流出的方向，电势升高的数值等于电动势ε，同时在内电阻上电势降低的数值等于Ir，即电势升高的数值等于ε-Ir． 　　[1] 如图1所示电路中，电源的电动势ε1 = 6.0V,ε2 = 4.0V，内电阻r1 = r2 =1.0Ω，电阻R1 = R3 = 6.0Ω，R2 = 3.0Ω．若c点接地,试比较a、b、d三点电势的高低． 　　[] 电路中的电流为 　　 　　cUc ＝0．比较a、b、d三点电势的高低，可选择一段相应的电路，根据前面指出的两点，列出电势升降方程分析判断． 　　 dC段电路上，沿电流方向由d点到c点，电势升高的数值为ε2 —Ir2 ．据此列出的电势升降方程为：Ud + (ε2 — Ir2 )，解得d点电势为 Ud = Uc - (ε2 - Ir2 ) =[0 - (4.0 - 1.0×1.0)]V= -3.0V 　　ad段电路上，沿电流方向由a点到d点，电势降低的数值为IR3 ，其电势升降方程为：Ua - IR3 = Ud ．解得a点电势为 Ua = Ud + IR3 = ( -3.0 + 1.0×6.0)V= 3.0V 　　ab段电路上，沿电流方向由b点到a点，电势升高的数值为ε1 -Ir1 ，其电势升降方程为：Ub + (ε1 - I r1 ) = Ua ．解得b点电势为 Ub = Ua - (ε1 - Ir1 ) = [3.0 - (6.0 - 1.0×1.0)]V=-2.0V 　　a、b、d三点电势高低的关系为Ua ＞Ub ＞Ud ． 　　二、电路中电势分析的应用 　　在电路分析和计算中，常涉及到电路结构分析、电流流向判断、不同支路上两点间电势差的计算这样一些问题，这些都与对电路中各点电势高低的分析是密不可分的．下面通过例题来说明电路中电势分析的具体应用． 　　 　　[2] 如图2所示，一段由电阻R1 、R2 、R3 和R4 组成的电路．试分析这段电路的结构． 　　[] 分析一段电路的结构，即分析这段电路中各电阻之间的连接关系，这是正确进行电路计算的基础．分析一段电路上各点电势高低的分布，是分析这段电路结构的基本方法． 　　 2所示电路中，设a点电势最高，e点电势最低，即Ua ＞Ue ．a点和c点间用电阻不计的导线连接，a点和c点为等电势点，即Ua = Uc ．同理，b点和 d点为等电势点，即Ub = Ud ．由Ua ＞Ue 可判知，这段电路中的电流将由a、c两点经b、d两点流向e点．再由电流流经电阻时，沿电流方向电势降低即可判知，这段电路中各点电势高低分布的情况是：Ua =Uc ＞Ub =Ud ＞Ue ． 　　 a、d、e三个电势高低不同的点选出，如图3所示重新排列．然后再将电路中的各电阻对应画在a、d、e三点间，采用这样的方法将原电路改画后，各电阻间的连接关系便一目了然了． 　　[3] 如图4所示电路中，己知I = 3.0A，I1 = 2.0A，电阻R1 = 10Ω，R2 = 5.0Ω，R3 = 30Ω．求流过电流表A的电流大小和方向． 　　[] 设a点电势为零，即Ua =0． 　　 Il 由a点经R1 流到b点，电势降低的数值为I1 R1 ，则b点电势为 Ub = Ua - I1 R1 =（0 - 2.0×10）V = -20V 　　R2 的电流I2 = I - I1 = 1.0A，电流I2 由a点经R2 流到C点，电势降低的数值为I2 R2 ，则C点电势为 Uc = Ua - I2 R2 - (0 - 1.0×5.0)V= -5.0V 　　Uc ＞Ub 可判知，流过R3 的电流I3 由c流向b．再由c、b两点间的电势差Uc b = Uc - U b = [（-5.0）-（-20）］V=15V，可求出流过R3 的电流 　　c点来说，流入c点的电流一定等于流出c点的电流，现流入c点的电流I2 大于流出c点的电流I3 ，由此判知从c点有一部分电流经电流表A流出，且流过电流表A的电流为 Ia = I2 - I3 = (1.0 - 0.50 )A = 0.50A 　　I3 的方向由c到d． 　　 5所示电路中，合上开关S的瞬间，通过开关S的电流的方向；然后再分析合上开关S后，通过开关S的电流的方向．（答案均为由b流向