祖美玉

[摘要]利用電學(xué)規(guī)律解決動(dòng)態(tài)電路中電表示數(shù)變化問(wèn)題，對(duì)深化歐姆定律在電學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用具有較強(qiáng)的指引作用，同時(shí)對(duì)提升學(xué)生運(yùn)用歐姆定律分析和解決動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題有積極的作用。

[關(guān)鍵詞]動(dòng)態(tài)電路;歐姆定律;電表示數(shù);滑動(dòng)變阻器

[中圖分類(lèi)號(hào)]G633.7

[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

[文章編號(hào)] 1674-6058（ 2020） 35-0061-02

動(dòng)態(tài)電路中電表示數(shù)變化問(wèn)題需要綜合利用歐姆定律等知識(shí)進(jìn)行分析解決，對(duì)學(xué)生進(jìn)一步理解歐姆定律，串、并聯(lián)電路中電流、電壓之間關(guān)系等有較好的促進(jìn)作用。下面結(jié)合例題對(duì)動(dòng)態(tài)電路中的電表示數(shù)變化問(wèn)題進(jìn)行分析探討。

【問(wèn)題背景】如圖1所示，電壓保持不變，S閉合，在向右移動(dòng)滑片P時(shí)（ ）。

A.A1變小，V變小

B.A2變大，V變大

C.V與A1比值不變

D.V與A，比值不變

解析：從電路圖中可以看出，這是一個(gè)并聯(lián)電路，電阻R1和R2組成并聯(lián)電路，電流表A1與A2分別測(cè)量R1及干路電流，電壓表V測(cè)量R1（或R2或電源）兩端的電壓，當(dāng)向右移動(dòng)滑片P時(shí)，由于電阻R1和R2并聯(lián)，電阻R1電壓不變，根據(jù)歐姆定律I= U/R可知：通過(guò)R1的電流不變，即電流表A1示數(shù)不變;電壓表V測(cè)電源電壓，所以示數(shù)也不變;由于滑片P向右移動(dòng)時(shí)R2接入電路的電阻變大，根據(jù)并聯(lián)電路電阻特點(diǎn)可知，電阻R1和R2并聯(lián)的總電阻也變大，所以此時(shí)干路電流變小，即電流表A，示數(shù)變小;根據(jù)并聯(lián)電路電壓相等，所以電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的比值，即為電阻R1的阻值不變。答案選C。

點(diǎn)評(píng)：在分析電路中電表變化規(guī)律時(shí)，第1步需要分析電路連接方式，第2步分析電表分別測(cè)量哪個(gè)電阻（或電器）的物理量，第3步利用電學(xué)規(guī)律對(duì)動(dòng)態(tài)電路進(jìn)行分析，從而判斷電表示數(shù)的變化關(guān)系。

【拓展變式1】電表動(dòng)態(tài)變化關(guān)系引起物理量的變化

解決滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起電表示數(shù)動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題的關(guān)鍵是找出動(dòng)態(tài)變化物理量之間的關(guān)系，建立相應(yīng)的關(guān)系式。

[例1]在圖2甲所示的電路中，電源電壓不變，Ro是定值電阻，R是變阻器。S閉合后，當(dāng)滑片P移動(dòng)時(shí)，電流表A對(duì)應(yīng)的示數(shù)，隨變阻器有效阻值R變化的關(guān)系如圖2乙所示，電壓表V對(duì)應(yīng)的示數(shù)U隨變阻器有效阻值R變化的關(guān)系如圖2丙所示，則R0=___ Ω，電源電壓U=____ V。

解析：本題是在閉合開(kāi)關(guān)S后通過(guò)移動(dòng)滑片P改變滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻。

由圖2乙可知，滑動(dòng)變阻器接人電路的阻值R1=20 Ω時(shí)，電路中的電流I1=0.4 A。

點(diǎn)評(píng)：在分析滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起電表示數(shù)動(dòng)態(tài)變化情況時(shí)，要能分析出由滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起電阻是如何變化的，找出電表示數(shù)變化規(guī)律與圖像之間的關(guān)系，從圖像切入，破解相關(guān)問(wèn)題。

【拓展變式2】電表示數(shù)變化量由變阻器滑片移動(dòng)引起

變阻器滑片移動(dòng)引起的電路變化，本質(zhì)上是電路中阻值發(fā)生變化，從而引起電路中其他物理量的變化，為此，需要根據(jù)題意找出物理量變化前后的關(guān)系，再利用差值法分析由電表引起的物理量變化。

[例2]電源電壓E-定的電路中（圖3），R0是變阻器，R1、R2是定值電阻，且R1

A.△U0>△ U1>△ U2

B.△I0>△I1>△I2

C.△U0=△U1>△U2

D.△I0<△I1<△I2

解析：觀察電路圖發(fā)現(xiàn)，Ro與R2組成并聯(lián)電路，再與R1串聯(lián)，干路電流由A1測(cè)量，R2的電流由A2測(cè)量，R0的電流由A0測(cè)量。

根據(jù)題意，變阻器Ro的滑片移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生了變化，導(dǎo)致整個(gè)電路發(fā)生了變化。為討論方便，分別用“、U1、U2表示電阻R0、R1、R2兩端的電壓，分別用I'0、I'1、I'2表示變化后，流經(jīng)R0、R1、R2的電流。

首先分析電壓變化問(wèn)題。

答案選B。

點(diǎn)評(píng)：滑動(dòng)變阻器滑片移動(dòng)引起電表示數(shù)變化量大小關(guān)系的研究，需要對(duì)所設(shè)問(wèn)題進(jìn)行探討。引起電表示數(shù)變化的原因，從題意中尋找電表示數(shù)變化前與變化后物理量之間的關(guān)系，再結(jié)合歐姆定律及相關(guān)推導(dǎo)規(guī)律對(duì)電路中要求的電流、電壓變化量進(jìn)行分析。

【拓展變式3】由I-U圖像中電表示數(shù)變化規(guī)律尋找各物理量之間的關(guān)系

根據(jù)I-U中各個(gè)物理量變化趨勢(shì)以及變化量之間的關(guān)系，分析出物理量變化的根本原因，再利用電學(xué)規(guī)律對(duì)由I-U圖像中電表變化規(guī)律尋找各物理量之間的關(guān)系進(jìn)行分析。

[例3]電源電壓一定的電路如圖4甲所示。S閉合，從右端移動(dòng)滑片P到左端的過(guò)程中，如圖4乙中的A、B是定值電阻R1、R2的I-U圖像，但不知道具體的對(duì)應(yīng)關(guān)系。則以下說(shuō)法正確的是（ ）。

A.電阻R1的I-U圖像是圖線A

B.電源電壓等于18V

C.電阻R1為20Ω

D.R2最大值等于30 Ω

答案選BC。

點(diǎn)評(píng)：由I-U圖像中電表示數(shù)變化規(guī)律尋找各物理量之間關(guān)系的本質(zhì)在于：分析好圖像變化趨勢(shì)，再結(jié)合題意，運(yùn)用電學(xué)規(guī)律，尋找動(dòng)態(tài)電路中最值位置時(shí)的圖像值，并依據(jù)相關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析，進(jìn)而解決問(wèn)題。

[參考文獻(xiàn)]

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[3]侯中柱.從電路連接方式談范圍確定[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（初中版），2015（6）：34.

（責(zé)任編輯易志毅）