節(jié)點法在初中物理電學(xué)中的妙用

高澤超

摘 要：本文結(jié)合筆者的教學(xué)實際，通過典型的例題，說明節(jié)點法對較復(fù)雜電路判斷如何識別電路的連接方式，用電器在電路中是否被短路中的妙用。

關(guān)鍵詞：電流法；節(jié)點法；復(fù)雜電路

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-6148（2015）7-0019-2

在初中物理電學(xué)中，如何識別電路的連接方式，用電器在電路中是否被短路，讓很多學(xué)生不知道如何下手。怎樣讓學(xué)生掌握相關(guān)知識，成為老師在教學(xué)研討中的熱點話題。

在實際的教學(xué)過程中，老師們通常采用的是電流法，即電流從電源的正極出發(fā)，經(jīng)過各用電器回到負(fù)極，途中不分流，電流始終一條路徑，這些用電器就是串聯(lián)；如果電流在某處分為幾條路徑且每條支路上都有用電器，則這些用電器之間就是并聯(lián)。這種方法對一般的簡單電路較容易掌握，但對復(fù)雜的電路，很多同學(xué)就顯得一籌莫展，不知道電流要經(jīng)過哪些用電器。有的老師對復(fù)雜電路采用“拆除法”，即拆除任何一個用電器，其他用電器無電流通過，則這些用電器為串聯(lián)；若其他用電器中仍有電流通過，則這些用電器為并聯(lián)。這種方法理解起來很簡單，但是在實際的操作中，很多同學(xué)覺得很麻煩，而最終又要回到電流上面去分析。本文筆者在教學(xué)的實踐中，針對較為復(fù)雜的電路，介紹一種學(xué)生容易理解，操作簡單，不需要去分析電流經(jīng)過哪些用電器的方法——節(jié)點法。

所謂節(jié)點法是指從電源的正極出發(fā)，遇到第一個電流分流點（圖中一般標(biāo)為一個黑點，如圖1a所示圓圈），即標(biāo)上“+”，與此點相連無論遠(yuǎn)近，只要沒有經(jīng)過用電器的各個地方均可標(biāo)上“+”（如圖1b所示），反過來，從電源的負(fù)極出發(fā)，遇到第一個電流匯合點（圖中一般標(biāo)為一個黑點），即標(biāo)上“-”，與此點相連無論遠(yuǎn)近，只要沒有經(jīng)過用電器的各個地方均可標(biāo)上“-”（如圖1c所示）。如果每個用電器的兩端都是“+”和“-”，那么這些用電器就是并聯(lián)。

下面我們來看一個例題對這種方法進(jìn)行鞏固。如圖2a所示，如用電流法分析，對學(xué)生而言，很難弄清楚電流經(jīng)過哪些用電器。這里我們采用節(jié)點法，從電源的正極出發(fā)，遇到只要沒有經(jīng)過用電器的分流點全部標(biāo)上“+”（ 如圖2b所示）；反過來，從電源的負(fù)極出發(fā)，遇到只要沒有經(jīng)過用電器的分流點全部標(biāo)上“-” （ 如圖2c所示）。我們發(fā)現(xiàn)L1、L2、L3的兩端分別為“+”和“-”，則L1、L2、L3為并聯(lián)。

我們再來看一個例題。如圖3a所示，在某些接線柱間接上一些導(dǎo)線，可使3盞小燈泡成為并聯(lián)。則最簡單的方法是 。

分析：這道題對很多同學(xué)而言，讀完題目后一籌莫展，不知道從何下手。如果我們這里采用節(jié)點法分析，要使3盞小燈泡并聯(lián)，則3個小燈泡的兩端分別為“+”和“-”，首先標(biāo)出“+”，如圖3b所示。即對應(yīng)a、d、e點，再標(biāo)出“-”，即f點，要三燈并聯(lián)，則b、c也應(yīng)為“-”，故應(yīng)連接cf或bf。

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a b

圖3 例題圖示

從上面的分析可以看出，節(jié)點法可以很容易地判斷出復(fù)雜電路的連接方式。除此以外，節(jié)點法還可以用來判斷用電器在電路中是否被短路。下面我們通過具體的事例來進(jìn)行說明。

例1 如圖4a所示，當(dāng)S、Sl、S2都閉合，電流通過燈 ，它們是 聯(lián)。

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a b

圖4 例1圖示

分析 大部分同學(xué)的答案：電流通過L1、 L2、L3，它們是并聯(lián)。他們采用的是電流法，誤認(rèn)為電流會經(jīng)過所有用電器，所以是并聯(lián)。若這里我們采用節(jié)點法，發(fā)現(xiàn)L3兩端均為“+”， L1和L2的兩端分別為“+”或“-”（如圖4b所示），即L1和L2并聯(lián)，L3短路。

例2 如圖5a所示，當(dāng)開關(guān)S1、S2均閉合時（ ）

A.L1、L2均發(fā)光

B.電源短路，L1、L2均不發(fā)光

C.L1發(fā)光，L2不發(fā)光

D.L1不發(fā)光，L2發(fā)光

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a b

圖5 例2圖示

分析 同學(xué)們大多選擇D，采用的是電流法，開關(guān)S1、S2閉合時，L1被短路，不發(fā)光，但電流要經(jīng)過L2，發(fā)光，所以選D。若這里我們采用節(jié)點法，發(fā)現(xiàn)所有用電器兩端均為“+”或“-” （如圖5b所示），電流不經(jīng)過所有用電器而回到了電源的負(fù)極，即電源短路。

從上面例子可以發(fā)現(xiàn)，節(jié)點法在分析較為復(fù)雜的電路時顯得簡單、方便、易行，當(dāng)電路中的用電器的兩端分別為“+”和“-”，則這些用電器的連接方式為并聯(lián)；若某一用電器兩端同時為“+”或“-”，則該用電器短路；若電路中所有電器兩端同時為“+”或“-”，則電源短路。

參考文獻(xiàn)：

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（欄目編輯 劉 榮）