课外拓展



怎样分析电路的变化:

   由于滑动变阻器滑片的滑动和开关的启闭,引起了电路结构的改变;或使电路的电阻发生改变,从而造成电路中电流和电压的变化,这一类电学的题目叫做电路的变化题。

1)串联电路

   一般的解题方法有两种,一是运用串联电路的特点和欧姆定律,从局部到整体再到局部的分析方法;另一种是利用串联电路的比例关系分析。

例:如图所示的电路,电源电压保持不变,在滑片P从变阻器的A端向B端滑动的过程中(  )

A.电流表和电压表的示数都变小

B.电流表和电压表的示数都变大

C.电流表示数变小,电压表的示数变大

D.电流表的示数变大,电压表的示数变小

分析:

  电阻R1与变阻器R2串联,电流表测的是电路中的总电流,电压表测的是变阻器R2两端电压。

  在以下分析中,用“↑”表示某物理量值变大,“↓”表示某物理量值变小。

  方法一:滑片P从A向B滑动时,R2↑,由串联总电阻R=R1+R2可知总电阻R↑,因为总电压U不变,根据 I=U/R可得总电流I↓,所以电流表的示数变小。

   因为串联电路中各处的电流都相等,I1=I,R1是定值电阻,根据公式U1=I1R1,由于电流I1↓,使R1两端电压U1↓,根据串联电路中U=U1+U2,电源电压U保持不变,得出变阻器两端电压U2↑,可以判定电压表的示数变大。

   应该注意:在判定变阻器两端电压的变化时,不能用U2=I2R2,这是因为I2↓而R2↑,从而无法判定R2两端电压U2如何改变。

  方法二:利用串联电路中,电压的分配跟导体的电阻成正比的关系。因为R2↑,它两端电压U2也将↑,U1将↓,再用公式I1=U1/R1,得I1↓可以得到相同的结论。

答案:本题的正确选项是C。

2)并联电路

   一般的解法有两种,一是先“部分”后“整体”再“部分”;二是由“部分”到“整体”。

例:如图:电源电压保持不变,当开关S由闭合到断开时,(  )

A.电流表A的示数不变     B.电压表V的示数不变

C.电流表A1的示数不变     D.电流表A的示数变大

分析:

  当开关S闭合时,由于电流表A1的电阻为0,电阻R1、R2并联;S断开时,R2被断路,只R1接入了电路,电压表V测的是总电压,电流表A测的是总电流,电流表A1测量的是通过支路R1中的电流。

  方法一:因电源电压不变,可知电压表V的示数不变。因为并联电路的总电阻比每个支路上的电阻都小,因此开关闭合时电路的总电阻R小于R1,断开S时,U不变,总电阻R↑,由I=得干路总电流I↓,所以电流表A的示数变小。

   因为R1两端电压U1=U,U不变,定值电阻R1不变,由I=U/R得通过R1的电流I1不变,电流表A1的示数不变。

  方法二:由以上所述可知,I1不变,I=I1+I2,当S闭合时,I2≠0,S断开时I2=0,因此电流表A的电流I↓。

   有的同学选A,认为总电流一定是不变的,或是把在串联电路中各处的电流相等,误以为电流就是不变的。还有些同学选D,认为开关断开后,导体少了一个,总电阻变小,这些都是错误的。

答案:B和C是正确的选项。

说明:从以上例题分析,我们可以归纳出解有关变化电路的题目的方法,解题的思路和步骤是:

  (1)弄清变化前后的电路结构,是串联还是并联。因为有两个过程,所以要分别画出两个电路图。

  (2)弄清电表测量的是哪个导体或哪段电路的电流或它两端的电压。

  (3)若是滑动变阻器滑片的滑动引起电路的变化,要弄清它的哪一段电阻线接入了电路,滑片滑动时,它接入电路的电阻怎样改变?若是开关的启闭引起电路的变化,要弄清是使电路发生局部短路,还是并联了电阻。是使电路的总电阻增大还是减小了。

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