何文斌

(武功縣綜合高中 陜西 咸陽(yáng) 712200)

閉合電路的動(dòng)態(tài)分析是根據(jù)歐姆定律及串并聯(lián)電路的規(guī)律來(lái)分析電路中某一電阻變化而引起整個(gè)電路中各部分電學(xué)量變化的情況.這類(lèi)問(wèn)題是歷年高考的熱點(diǎn)，亦是學(xué)生學(xué)習(xí)中的難點(diǎn).本文在此提供5種分析方法，供大家參考.

1 程序法

基本思路：部分—整體—部分，即由阻值變化的部分入手，由串并聯(lián)規(guī)律判斷R總變化情況，再由閉合電路歐姆定律判斷I總和U端的變化情況，最后再由部分電路的歐姆定律判斷各部分的變化情況.關(guān)鍵是抓住電源的E，r不變，靈活應(yīng)用閉合電路的歐姆定律和串并聯(lián)電路的規(guī)律.

一般應(yīng)遵循以下原則：

(1)先根據(jù)歐姆定律分析電阻值不變的部分電路.

(2)再根據(jù)串并聯(lián)電路的規(guī)律分析變化部分電路，若變化部分電路與鄰近電路相串聯(lián)則宜從電流入手去判斷，若變化部分電路與鄰近電路相并聯(lián)，則宜從電壓入手去判斷.

圖1

【例1】 如圖1所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向上移動(dòng)時(shí)，下列結(jié)論正確的是

A.電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減小

B.電壓表和電流表示數(shù)都增大

C.電壓表示數(shù)減小，電流表示數(shù)增大

D.電壓表和電流表示數(shù)都減小

解析：電路由兩部分串聯(lián)而成，一部分是R1，阻值不變，另一部分是R2和R3并聯(lián)而成，滑動(dòng)頭向上移動(dòng),R3增大，導(dǎo)致整個(gè)外電路電阻增大，從而I減小U增大，即電壓表示數(shù)增大，由

U1=IR1

可知U1減小，由

U2=U3=U-U1

知U2=U3增大，由

得I2增大，由I3=I-I2得I3減小，即電流表示數(shù)減小.應(yīng)選選項(xiàng)A.

2 結(jié)論法

電路中有一個(gè)電阻發(fā)生變化時(shí)(電源內(nèi)阻r≠0，變阻器阻值線性變化)，各電阻上的電流、電壓和電功率都相應(yīng)隨之變化，變化遵循“串反并同”規(guī)律.即：

(1)串聯(lián)相反法則.當(dāng)某一電阻值增大時(shí)與該電阻串聯(lián)的用電器電流、電壓和電功率減小，即變化相反.

(2)并聯(lián)相同法則.當(dāng)某一電阻值增大時(shí)與該電阻并聯(lián)的用電器電流、電壓和電功率增大，即變化相同.

【例2】如圖2所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向a端滑動(dòng)時(shí)

A．電壓表○V讀數(shù)增大，電流表○A示數(shù)減小

B．電壓表○V讀數(shù)、電流表○A示數(shù)都增大

C．電壓表○V讀數(shù)、電流表○A示數(shù)都減小

D．電壓表○V讀數(shù)減小，電流表○A示數(shù)增大

圖2

解析： 滑動(dòng)觸點(diǎn)向a滑動(dòng)，R3增大，與之串聯(lián)的電流表示數(shù)減小，與之并聯(lián)的電壓表的讀數(shù)增大，選擇選項(xiàng)A.

3 極端假設(shè)法

對(duì)于電路中含有滑動(dòng)變阻器的分析，當(dāng)該變阻器阻值單調(diào)變化時(shí) ，可將滑片分別滑到兩個(gè)極端去考慮，這樣復(fù)雜問(wèn)題就會(huì)簡(jiǎn)單化，從而避免了復(fù)雜的過(guò)程分析和繁瑣的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使主要矛盾突出.

【例3】如圖3所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑動(dòng)頭k向左滑動(dòng)時(shí),各電表示數(shù)的變化是

A.○A1增大 B.○A2減小

C.○V1減小 D.○V2增大

圖3

解析：將○A1和○A2視為短路，○V1和○V2視為斷路，當(dāng)k滑至最左端時(shí)，R2和R3全部被短路，電路總電阻最小，表示干路電流○A1增大，○A2中無(wú)電流通過(guò)，路端電壓的○V1減小，R1的電壓○V2增大，所以選項(xiàng)A,B,C,D均正確.

4 圖像法

運(yùn)用圖像可以形象、直觀地描述物理過(guò)程的狀態(tài)及規(guī)律，也是運(yùn)用數(shù)學(xué)解決物理問(wèn)題的一個(gè)重要方面.在動(dòng)態(tài)電路中，可利用電源的外特性曲線和負(fù)載的伏安特性曲線以及電源的輸出功率隨外電阻變化圖像分析.

【例4】如圖4所示，3只燈泡電阻均為R燈與電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r(r

A．只有k向上滑動(dòng)時(shí)電源輸出功率最大

B．只有k向下滑動(dòng)時(shí)電源輸出功率最大

C．不論k向那一側(cè)滑動(dòng)，電源輸出功率都減小

D．不論k向那一側(cè)滑動(dòng)，電源輸出功率都增大

圖4

解析：電源的輸出功率隨外電阻變化的關(guān)系如圖5所示，當(dāng)k位于變阻器中央時(shí)，外電阻大于內(nèi)阻，輸出功率P

圖5

5 等效法

任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)都可以用一個(gè)等效電源來(lái)代替，這個(gè)等效電源的電動(dòng)勢(shì)E′等于網(wǎng)絡(luò)兩端引出端開(kāi)路時(shí)的路端電壓U，即E′=U，等效電源的內(nèi)阻r則等于網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路時(shí)兩引出端所呈的電阻∑R，即r′=∑R，運(yùn)用等效電源，可以使一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題變得簡(jiǎn)單，尤其是在只需要研究電路中一個(gè)支路中的電壓、電流和電功率時(shí)，其優(yōu)點(diǎn)就格外突出.

【例5】如圖6所示電路中，當(dāng)變阻器R3的滑動(dòng)頭向上端移動(dòng)時(shí)

A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小

B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大

C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大

D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小

解析：圖6電路可等效為圖7，明顯當(dāng)滑動(dòng)頭向上滑動(dòng)時(shí)，R3接入電路中的電阻變小，總電阻變小，總電流變大，通過(guò)電流表的電流變大，等效內(nèi)電壓變大，而外電壓變小，電壓表兩端電壓變小，選項(xiàng)B正確.

圖7

以上介紹的5種方法，讀者在實(shí)際問(wèn)題中可靈活運(yùn)用，以便提高分析問(wèn)題的能力.