考前解析|A-Level物理電阻，電流，電壓那些事兒

 

 

今天講的是一道物理電學(xué)題。

電路知識無論在國內(nèi)初高中，還是英國GCSE當(dāng)中都有學(xué)過。

那么A-level的電路知識又與這些有什么相似和不同呢？

 

首先來看一下本道題目：

分析過Fig.4.1得知，6 ?的電阻與4 ?的電阻是in parallel的關(guān)系。和5.6 ?的電阻是in series的關(guān)系。因此，熟知電學(xué)知識的同學(xué)都知道，電阻并聯(lián):電流相加 I=I1+I2，電壓相同V=V1=V2。電阻串聯(lián):電流相同I=I1=I2，電壓相加V=V1+V2。（有點(diǎn)像繞口令）因此，4(a)的答案為R’s in parallel have same V, so 4.0 x 0.30 = 6.0 x 0.20。以此類推，我們得出，I=0.3+0.2=0.5A，所以(b)答案為0.50A

 

但是，作為A-level的考生，我們知道這些原理是不夠的，我們同樣需要知道著名的Current rule (AQA AS, Edexcel AS)—Kirchhoff’s first law(OCR)。所以(b) (i)的答案是sumof/total current into a junction equals the sum of/total current out。

 

然而，Kirchhoff’s first law的優(yōu)勢與好處是什么的？

今天，我們就來分析一下Current rules的本質(zhì)。其實(shí)，Kirchhoff’s first law的原理就是Conservation of charge。因?yàn)镃harge 作為最基礎(chǔ)的一個(gè)物理性質(zhì)，它既不會(huì)憑空的產(chǎn)生，也不會(huì)憑空的消失。對于電路來說，在一個(gè)節(jié)點(diǎn)的前后，流入流出的電流總量是相等的。我們給出一個(gè)公式方便同學(xué)們記憶：

反過來看一下這道題：K1左邊流入的電流是0.3A+0.2A，就等于K1右邊流出的電流就是0.5A。

布置一道思考題，

如圖所示，電流I與I1，I2和I3的關(guān)系是？

 

我們看一下，第一印象這三個(gè)電阻是應(yīng)該是串聯(lián)電路。但是K1和K3用導(dǎo)線連在一起，K2和K4用導(dǎo)線連在一起。其實(shí)，這三個(gè)電阻實(shí)際為并聯(lián)電路。是不是很神奇？其證明過程就不在這里闡述了。

 

我們用Kirchhoff’s first law來解釋一下這個(gè)題目。對于K1這個(gè)點(diǎn)，流入的電流為I，流出的電流為I1和x（K1到K3的電流設(shè)為x）。對于K3這個(gè)點(diǎn)，流入的電流為x，流出的電流為I2和I3。

因此，

 

把(2)式帶入(1)中。

 

因此本題的答案為I=I1+I2+I3。小伙伴們做對了嘛？

 

 

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