董淑華

(甘肅省肅北中學(xué) 甘肅 酒泉 736300)

動(dòng)態(tài)變化電路問題是初中物理教學(xué)的重、難點(diǎn)，同時(shí)也是中考物理的必考點(diǎn)，由于涉及的知識點(diǎn)較多，幾乎覆蓋了電學(xué)中所有重要的規(guī)律，綜合性較強(qiáng)，許多學(xué)生遇到后往往找不到問題的突破口而束手無策.下面筆者就借助典型例題來談?wù)劥祟悊栴}的解決方法.

1 開關(guān)的通斷引起的動(dòng)態(tài)變化電路問題

【例1】如圖1所示，電源電壓不變，開關(guān)由斷開變?yōu)殚]合后，下列說法正確的是

A.電流表示數(shù)增大

B.電流表示數(shù)減小

C.電壓表示數(shù)增大

D.電壓表示數(shù)減小

解析：無論開關(guān)斷開還是閉合，電壓表均測的是電源電壓，故示數(shù)不發(fā)生改變.當(dāng)開關(guān)S閉合后，構(gòu)成R1與R2的并聯(lián)電路，總電阻小于R1，電流表示數(shù)增大.

圖1

答案：A.

【例2】某電熱水器的工作原理如圖2所示(已知兩電阻絲的阻值相等，電源電壓保持不變)，它有加熱和保溫兩個(gè)工作狀態(tài)，當(dāng)開關(guān)S1接b，S2斷開時(shí)，它處于______狀態(tài)，此時(shí)電路功率為P1;開關(guān)S1接a，S2閉合時(shí)，它處于______狀態(tài)，此時(shí)電功率為P2，則P1∶P2=______.

圖2

解析:當(dāng)開關(guān)S1接b, S2斷開時(shí)，兩電阻絲串聯(lián)，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt得此時(shí)處于保溫狀態(tài),可得

(1)

當(dāng)開關(guān)S1接a，S2閉合時(shí)，兩電阻絲并聯(lián)，總電阻減小，電流增大，根據(jù)焦耳定律Q=I2Rt，此時(shí)處于加熱狀態(tài)，可得

(2)

聯(lián)立式(1)、(2)得

答案：保溫狀態(tài)；加熱狀態(tài)；1∶4.

此類題目的特點(diǎn)是,由于開關(guān)的通、斷引起電路的連接方式改變，使電路中總電阻改變而引起電流發(fā)生改變.解決此類問題的關(guān)鍵是搞清楚開關(guān)的斷、通使電路的連接方式如何變化，電阻和電流隨電路的連接方式如何變化，從而找到解決問題的突破口.

2 滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)變化電路問題

【例3】如圖3所示的電路中，滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)______，電壓表的示數(shù)______.

解析：將電壓表斷路，判斷電路為串聯(lián)電路，電壓表接在滑動(dòng)變阻器滑片P上，滑片移動(dòng)不能改變電路中的總電阻，電路中的總電阻不變，故總電流不變，電流表示數(shù)不變；但電壓表測的是與之并聯(lián)部分電阻的電壓，故電壓表示數(shù)變大.

答案：不變；變大.

圖3

解決此類問題的關(guān)鍵是判斷電路連接方式，根據(jù)電路連接方式,先判斷滑動(dòng)變阻器引起的總電阻變化，隨后判斷電流表示數(shù)的變化，排除錯(cuò)誤答案，再判斷電壓表如何變，進(jìn)而得出結(jié)論.

3 由開關(guān)通斷和變阻器滑片移動(dòng)共同引起的動(dòng)態(tài)變化電路問題

【例4】如圖4所示，電源電壓為6 V保持不變，電阻R1=10 Ω，變阻器R2的最大阻值為60 Ω，燈L標(biāo)有“6 V，0.72 W”字樣，問：

(1) 當(dāng)R2的滑片移至最左端時(shí)，要使L正常發(fā)光，開關(guān)S1和S2應(yīng)處于什么狀態(tài)？

(2)S1, S2都斷開時(shí)，燈L在5 min內(nèi)消耗的電能是多少？

(3)閉合S1,S2，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片，電流表的示數(shù)最小時(shí)，整個(gè)電路的電功率是多少？

圖4

解析：(1)此時(shí)若S1,S2都斷開，則燈L不能正常發(fā)光；若閉合S2，則燈L被短路；當(dāng)閉合S1，斷開S2時(shí)，電阻R1被短路，燈L兩端的電壓為6 V，屬于正常發(fā)光.同時(shí)還可以求得L的電阻為

代入數(shù)據(jù)得

RL=50 Ω

(2)當(dāng)開關(guān)S1,S2都斷開時(shí)，只有R1與L串聯(lián)在電路中，電路中的電流為

代入數(shù)據(jù)得

I=0.1 A

則燈L在5 min內(nèi)消耗電能為

W=I2RLt

代入數(shù)據(jù)得

W=150 J

(3)閉合開關(guān)S1,S2時(shí)，R2與L并聯(lián)，R1被短路，這時(shí)只有當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片移至最右端時(shí)，即R2=60 Ω時(shí)，電路中的電流最小，此時(shí)整個(gè)電路的等效電阻為

代入數(shù)據(jù)得

整個(gè)電路消耗的電功率為

代入數(shù)據(jù)得

P=1.32 W

4 電流表及電壓表連接方式改變引起的動(dòng)態(tài)變化電路問題

【例5】如圖5所示的電路中，電源電壓保持不變，電阻R2與R3的阻值為30 Ω，閉合開關(guān)S，電流表○A1和○A2的示數(shù)之比為2∶1,若把電流表○A1換成電壓表○V1,電流表○A2換成電壓表○V2后，電壓表○V1的示數(shù)為U1, 電壓表○V2的示數(shù)為U2，則

圖5

A.R1=15 Ω

B.R1=30 Ω

C.U1∶U2=3∶2

D.U1∶U2=2∶1

解析：當(dāng)接電流表○A1與○A2時(shí)，由電路圖分析可知R1,R2,R3構(gòu)成并聯(lián)電路，○A1測量的是通過R1與R2的總電流IA1，○A2測量的是通過R2與R3的總電流IA2，則

(3)

(4)

由題意知

IA1∶IA1=2∶1

(5)

聯(lián)立式(3)～(5)得

R1=10 Ω

當(dāng)把電流表○A1換成電壓表○V1，電流表○A2換成電壓表○V2時(shí)，電路變?yōu)镽1，R2，R3的串聯(lián)電路，電壓表○V1測R2，R3兩端電壓，電壓表○V2測R1，R2兩端電壓，由串聯(lián)電路電壓與電阻的關(guān)系得

代入數(shù)據(jù)得

答案：C.

由于動(dòng)態(tài)電路的開關(guān)通、斷，變阻器滑片的移動(dòng)或電流表、電壓表位置改變，電路的連接以及電路中某些物理量也隨之改變，使得電路計(jì)算變得復(fù)雜.解答此類問題，應(yīng)抓好3個(gè)環(huán)節(jié)：

一是題圖對照，側(cè)重識圖；

二是梳理?xiàng)l件，抓住關(guān)鍵，找出突破口

三是明確解題思路，綜合運(yùn)用公式進(jìn)行計(jì)算.

注意兩個(gè)要點(diǎn)：一是嚴(yán)格區(qū)分不同條件下的電路，分別列出相關(guān)的關(guān)系式；二是結(jié)合題目的已知條件，尋找解題的突破口并進(jìn)行計(jì)算.