电路中开关的开合、变阻器滑片位置的滑动都会引起电路的状态的改变,这样的电路称为支态电路,分析方法如下:
1、简化电路,准确快速地看清电路的连接方式.
(1)开关断开,去掉全部开路的元件;开关闭合,去掉全部短路的元件.
(2)滑动变阻器有效电阻为零时,去掉变阻器;有效电阻不为零时,当成一个定值电阻,定值电阻的大小取决于滑片的位置.
(3)有电流表或电压表的电路,电流表看成导线,电压表看成开路.
经过上面几项简化处理,明确电路是串联的、并联的,还是单个用电器接在电源上,画出简化的等效电路.
2、认清动态电路中哪动,哪没动,哪变,哪没变.
开关开合,变阻器滑片位置改变,引起电路状态改变,但电路中也还有不发生变化的东西,如电源电压、定值电阻的阻值,这些都是前后两种状态联系的桥梁;电路中也有发生变化的,如连接方式、用电器上的电压、用电器中通过的电流等,认清了这些,解题时才不会张冠李戴.
3、开关的开合、变阻器滑片在不同的位置,都对应着一种不同的电路状态,联系串、并联电路的规律和欧姆定律列出方程,通过解方程可求得相关的未知量,也有将几个状态下所列的方程组成方程组来求解较为复杂的电路的计算题.
例、如图所示的电路,电源电压不变,闭合开关S,电压表、电流表均有示数,将滑动变阻器的滑片P向左移动,则:
(1)过一会儿发现电压表和电流表示数的比值变小,则电路的故障是___________.
(2)排除(1)中的故障后,再进行实验,电压表的示数__________(填“变大”、“变小”或“不变”),电流表示数__________(填“变大”、“变小”或“不变”).
分析:
图示的电路是定值电阻R1与滑动变阻器R2串联,电流表测串联电路的电流,电压表测变阻器上的电压,电压表与电流表示数之比是滑动变阻器R2的有效电阻.正常情况下,滑片P向左移时,R2的电阻增大,电压表与电流表示数之比也会增大,出故障时,比值是变小,因此不可能是R2断路.因为如果R2断路,R2的电阻会更大,故只可能是R2短路.排除故障后,P左滑,变阻器连入电路有效电阻变大,电路电流变小,电流表示数减小;
,R1不变,I减小,因此
变小,变阻器上的电压
,U不变,
变小,则
变大,即电压表示数会变大.
答案:
(1)R2短路.(2)变大;变小.
点拨:
分析变阻器引起电压表、电流表示数等变化情况的方法:
1、确定电压表、电流表各测的是哪个用电器的电压、电流.如本例中确定了电压表测量变阻器上的电压,电流表测量串联电路的电流,电压表示数与电流表示数之比是变阻器的有效电阻等.
2、根据变阻器滑片滑动的方向确定变阻器连入电路的有效电阻是如何变化的,确定它对电路中电流、电压的影响,进而确定电压表和电流表的示数变化.这个过程中要注意结合串、并联电路的规律和欧姆定律.