EJU 2023 年第 1 回 物理 第 15 题

考点
直流电路的分析、电位与电位差
领域
电磁学
难度
简单
标准答案
⑥

解析摘要

标准解析

电阻等效后从地线算电势

两个 4 kΩ4\,\mathrm{k\Omega} 电阻并联,等效电阻为 2 kΩ2\,\mathrm{k\Omega}。它与 1 kΩ1\,\mathrm{k\Omega} 和下方的 2 kΩ2\,\mathrm{k\Omega} 串联,总电阻为 5 kΩ5\,\mathrm{k\Omega},故总电流

I=10 V5 kΩ=2 mA.I=\frac{10\,\mathrm V}{5\,\mathrm{k\Omega}}=2\,\mathrm{mA}.

电池左侧长线为正极,电流从左端出发,经左侧电阻到 A,再流经并联部分到右侧 P,最后经下方电阻回到负极。因此并联部分电势从 A 向 P 降低,A 的电势高于地。

并联部分的总电压为

VA−VP=I(2 kΩ)=4 V.V_{\mathrm A}-V_{\mathrm P}=I(2\,\mathrm{k\Omega})=4\,\mathrm V.

P 已接地,VP=0V_{\mathrm P}=0,因此 VA=+4 VV_{\mathrm A}=+4\,\mathrm V。

也可分别看两支路:电流平均分为各 1 mA1\,\mathrm{mA},每个 4 kΩ4\,\mathrm{k\Omega} 电阻电压都为 4 V4\,\mathrm V,得到相同结果。总电流不能直接乘单个 4 kΩ4\,\mathrm{k\Omega},否则等于把两支路当成各承受全部电流,会错误得到8伏。

四个电阻并非全部串联,两个4千欧之间存在分支与汇合节点,必须先并联等效。识别节点比看图上哪条线更长或哪个电阻在上方更可靠:只要两电阻两端分别连接同一对节点,它们就是并联。接地点与并联右端通过理想导线相连,因此两者属于同一零电势节点,不需要再加导线压降。

A对地为正不代表所有节点都为正,电池负极在本图可为负。

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