熊成波
在學生學習閉合歐姆定律時,在判斷路段電壓、干路電流與外電阻的關(guān)系及相關(guān)問題時,學生往往會遇到相關(guān)阻礙,下面介紹三種常用的方法以供參考。
一、程序思維法
程序思維法是按照事物發(fā)展的一般規(guī)律流程進行正向思維的一種方法。處理直流電路動態(tài)變化問題的基本思路是電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路的變化,即“先局部,再整體,再局部”的思維方式。
例1.(2011·上海單科,12)如圖1所示電路中,閉合電鍵S,當滑動變阻器的滑動觸頭P從最高端向下滑動時( )
A.電壓表V讀數(shù)先變大后變小,電流表A讀數(shù)變大
B.電壓表V讀數(shù)先變小后變大,電流表A讀數(shù)變小
C.電壓表V讀數(shù)先變大后變小,電流表A讀數(shù)先變小后變大
D.電壓表V讀數(shù)先變小后變大,電流表A讀數(shù)先變大后變小
解析:設P以上電阻為Rx,則變阻器在電路中的阻值R′=。當Rx=時,R′最大。P從最高端向下滑動時,回路總電阻先增大,后減小。當P滑向中點的過程中P滑過中點后,R′↓→I↑→U↓,R兩端電壓UR↑,并聯(lián)部分的電壓減小。因Rx↑,Ix↓,所以IA增大,故A正確。
答案:A。
二、極限思維法
極限思維法是把某個物理量推向極端,即極大和極小或極限位置,并以此作出科學的推理分析,從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。當題目要求定性地判斷某一具體的物理量的變化情況或變化趨勢時,可假設其他變量為極端的情況,從而能較快地弄清該物理量的變化趨勢,達到研究的目的。
例2.在圖2所示的電路中,電源的電動勢恒定,要想使燈泡L變暗,可以( )
A.增大R1的阻值
B.減小R1的阻值
C.增大R2的阻值
D.減小R2的阻值
解析:因電容器具有“隔直通交”的特征,所以其電路可等效畫為圖3所示。當R2的阻值減小并趨于零時,L被短路,燈泡L變暗;當R1的阻值增大并趨于無窮大時,可視為斷路,總電流趨于零時,燈泡L也變暗,所以選項A、D正確。
答案:AD。
三、等效思維法
1.討論定值電阻消耗的功率時,一般直接利用公式P=I2R或P=進行求極值。
2.討論可變電阻消耗的最大功率時可首先構(gòu)建等效電源,將其他串聯(lián)電路的電阻R0與電源的內(nèi)阻r之和看作新的電源內(nèi)阻,再利用外電阻等于內(nèi)電阻時,電源輸出功率最大進行分析。
例3.如圖4所示,R1為定值電阻,R2為可變電阻,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)電阻,以下說法中正確的是( )
A.當R2=R1+r時,R2上獲得最大功率
B.當R2=R1+r時,R1上獲得最大功率
C.當R2=0時,R1上獲得最大功率
D.當R2=0時,電源的輸出功率最大
解析:在討論R2的電功率時,可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分,即將原電路等效為外電阻R2與電動勢E、內(nèi)阻為(R1+r)的電源(等效電源)連成的閉合電路,R2的電功率是等效電源的輸出功率,顯然當R2=R1+r時,R2獲得的電功率最大,選項A正確。在討論R1的電功率時,由I=及P1=I2R1可知,R2=0時,R1獲得的電功率最大;故選項B錯誤,選項C正確,在討論電源的輸出功率時,(R1+R2)為外電阻,內(nèi)電阻r恒定,由于題目沒有給出R1和r的具體數(shù)值,所以當R2=0時,電源輸出功率并不一定最大,故選項D錯誤。
答案:AC。
以上是同學們在遇到恒定電路相關(guān)問題時常遇到的,希望同學們能從中學到相應的方法,從而對同學們能有一定的幫助。
(作者單位 貴州省普定縣第一中學)