考前解析|A-Level物理电阻,电流,电压那些事儿

 

 

今天讲的是一道物理电学题。

电路知识无论在国内初高中,还是英国GCSE当中都有学过。

那么A-level的电路知识又与这些有什么相似和不同呢?

 

首先来看一下本道题目:

分析过Fig.4.1得知,6 Ω的电阻与4 Ω的电阻是in parallel的关系。和5.6 Ω的电阻是in series的关系。因此,熟知电学知识的同学都知道,电阻并联:电流相加 I=I1+I2,电压相同V=V1=V2。电阻串联:电流相同I=I1=I2,电压相加V=V1+V2。(有点像绕口令)因此,4(a)的答案为R’s in parallel have same V, so 4.0 x 0.30 = 6.0 x 0.20。以此类推,我们得出,I=0.3+0.2=0.5A,所以(b)答案为0.50A

 

但是,作为A-level的考生,我们知道这些原理是不够的,我们同样需要知道著名的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的优势与好处是什么的?

今天,我们就来分析一下Current rules的本质。其实,Kirchhoff’s first law的原理就是Conservation of charge。因为Charge 作为最基础的一个物理性质,它既不会凭空的产生,也不会凭空的消失。对于电路来说,在一个节点的前后,流入流出的电流总量是相等的。我们给出一个公式方便同学们记忆:

反过来看一下这道题:K1左边流入的电流是0.3A+0.2A,就等于K1右边流出的电流就是0.5A。

布置一道思考题,

如图所示,电流I与I1,I2和I3的关系是?

 

我们看一下,第一印象这三个电阻是应该是串联电路。但是K1和K3用导线连在一起,K2和K4用导线连在一起。其实,这三个电阻实际为并联电路。是不是很神奇?其证明过程就不在这里阐述了。

 

我们用Kirchhoff’s first law来解释一下这个题目。对于K1这个点,流入的电流为I,流出的电流为I1和x(K1到K3的电流设为x)。对于K3这个点,流入的电流为x,流出的电流为I2和I3。

因此,

 

把(2)式带入(1)中。

 

因此本题的答案为I=I1+I2+I3。小伙伴们做对了嘛?

 

 

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