含電子元件電路的習題歸類簡析

不同的電子元件有不同的用途，只有把握這些電器元件的性能和特點，才能正確地分析含有這些電子元件電路的結構、性質及其作用，從而解決與此相關的問題。為幫助同學們有效地解決這一類問題，筆者將結合實例對含有電子元件電路的習題進行歸類分析，以便同學們掌握。

1 含變阻器電路

變阻器在電路中，一般有兩種連接方式：限流式和分壓式，限流式調控電壓的范圍小而分壓式調控電壓的范圍大。對于含變阻器電路，弄清變阻器連接方式、特征和把握其連入電阻可變是解決這類問題的關鍵。

例1 有一個標有“6V，3W”的燈泡，一個標有“20Ω，2A”的滑動變阻器，一個電壓為V的恒壓電源，一個電鍵，一個符合各自設計要求的電阻R0或R1，導線若干。甲和乙兩同學分別設計出如下的調光電路：使電鍵閉合后，滑動變阻器的滑片由一端滑到另一端時，燈由正常發光逐漸變暗。他們所設計的電路的優點和缺點中正確的是（ ）

A.甲電路亮度變化范圍大

B.甲電路耗電量變化范圍小

C.乙電路亮度變化范圍大

D.乙電路耗電量變化范圍小

析與解 甲圖采用變阻器的限流式，而乙圖采用變阻器的分壓式，因此，甲燈的電壓變化范圍小，而乙燈的電壓變化范圍大。因此，在電源的電壓恒定下，由P=U²/R可得，乙電路的功率變化大。在相同的時間內，乙電路耗電量可以較大，甲電路耗電量小。所以，B、C正確。

2 含電表電路

對于含電表電路，我們要對電表有一個正確的認識：對于理想電壓表，其內阻無窮大，所在電路可視為斷路。對于非理想電壓表，可視為一個大電阻，電壓表的示數就是這個電阻的電壓；對于理想電流表，其內阻為0，所在的電路可視為短路。對于非理想電流表，可視為一個小電阻，電流表的示數就是通過這個電阻的電流值。這是解決這類問題的前提條件。

例2 如圖2所示的電路中，R₁=R₂=2kΩ，電壓表V₁的內阻為6kΩ，電壓表V₂的內阻為3kΩ，AB間電壓U保持不變，當電鍵S閉合后，它們的示數變化是

A.V₁示數變小

B.V₂示數變大

C.V₁、V₂示數均變小

D.V₁、V₂示數均變大

析與解 S打開時，兩表串聯，電壓之比等于它們的電阻之比為2：1，因此，兩表的示數分別為2U/3和U/3。閉合后，V₁表與R₁并聯，V₂表與R₂并聯，然后它們再串聯，由歐姆定律和串并聯的特點可得：兩表的示數分別為5U/9和4U/9。所以，V₁表的示數變小，V₂表的示數變大。選A、B。

3 含電感電路

對于含電感電路，要把握電感以下特征：穩恒直流電通過電感時，它相當于一根導線。交流電通過電感時，其感抗隨交流的頻率的增加（減少）而增加（減少），這是解含電感電路問題的基礎。

例3 如圖3，電燈的燈絲電阻為2Ω，電池電動勢為2V，內阻不計，線圈匝數足夠多，其直流電阻為6Ω，先合上電鍵S，過一段時間突然斷開S，則下列說法中正確的有

A.電燈立即熄滅

B.電燈立即先暗再熄滅

C.電燈會突然比原來亮一下再熄滅，且電燈中電流方向與S斷開前方向相同

D.電燈會突然比原來亮一下再熄滅，且電燈中電流方向與S斷開前方向相反

析與解 S閉合時，電路處于穩定狀態。線圈相當于一個直流電阻。加在燈泡兩端的電壓為2V。S打開時，線圈L中的電流減少，于是線圈L就產生自感電動勢，給燈泡供電，由于線圈的直流電阻和燈泡的電阻之和較大，所以燈泡不會突然亮一下而后熄滅，而是立即暗下來，最后熄滅。故此，選B。

例4 如圖4，把電阻R，電感線圈L、電容器C并聯，三個支路中分別接有一燈泡。接入交流電源后，三盞燈亮度相同。若保持交流電源的電壓不變，使變電流的頻率增大，則以下判斷正確的是

A.與線圈L連接的燈泡L₁將變暗

B.與電容器C連接的燈泡L₂將變暗

C.與電阻R連接的燈泡L₃將變暗

D.三盞燈泡的亮度都不會改變

析與解 由于交電流的頻率增大，因此，線圈感抗增大，電容器容抗減少，純電阻不變，又因三條支路的電壓相同，所以，通過燈L₁的電流最小，通過燈L₂的電流最大，故此，燈L₁變暗，燈L₂變亮，燈L₃亮度不變。

4 含電容電路

在恒定電路中，當電流處于穩定狀態，電容器相當于斷路；在交變電路中，容抗隨頻率的增大而減小，因此，電容器有隔直通交，通高頻阻低頻等特點。另外，電容器上電量的變化伴隨著充、放電的發生。把握電容的這些特點是解這類問題的金鑰匙。

例5 如圖5所示電路中，電源電動勢為E，內電阻為r，R₁、R₂為定值電阻，R₃為可變電阻，C為電容器，在可變電阻R₃由較小逐漸變大的過程中

A.流過R₂的電流方向是由b到a

B.電容器被充電

C.電容器的帶電量在逐漸減少

D.電源內部消耗的功率變大

析與解 變阻器R₃變大，由閉合電路的歐姆定律可知，R₃兩端的電壓變大，其中的電流減少。于是電容器C兩端的電壓變大，電容充電，流過R₂的電流方向由b到a，而且電流將減少。因此干路中的電流減少。電源內部的功率變小。所以AB正確。

例6 “二分頻”音箱內有高、低兩個揚聲器。音箱要將擴音機送來的含有不同頻率的混合音頻電流按高、低頻段分離出來，送往不同的揚聲器，以便使電流所攜帶的音頻信息按原比例還愿成高、低頻的機械振動。圖6為音箱的電路簡化圖，高、低頻混合電流由a、b端輸入，L是線圈，C是電容器，則

A.甲揚聲器是低音場聲器

B.乙揚聲器是低音揚聲器

C.L的作用是阻礙高頻電流通過甲揚聲器

D.C的作用是阻礙高頻電流通過乙揚聲器

析與解 根據線圈L阻高頻、通低頻和電容器C隔直流、通交流，通高頻、阻低頻的特點。那么，通過甲揚聲器的是低頻電流，通過經過乙揚聲器的是高頻電流。因此，選A、C

5 含LC回路電路

對于含LC回路電路，要把握LC回路中電容器上的電量q（場強E、電場能E_q）隨電路中電流i（線圈中磁感應強度B、磁場能E_i）變大（變小）而變小（變大）及其周期性的變化的特點，這是解決這類問題的關鍵所在。

例7 LC電路中產生了振蕩電流，其中電容器的上極板帶電情況如圖6（甲）中q-t圖象所示，當LC電路中的某時刻電流方向與電容器極板帶電性質如圖7（乙）所示，則此時刻為

A.Oa時間段中的某一時刻

B.ab時間段中的某一時刻

C.bc時間段中的某一時刻

D.cd時間段中的某一時刻

析與解 由圖可知，電容器上極板帶正電，而且處于放電狀態。因此，對應于圖象Oa時間段的某一時刻，所以A正確。

6 含變壓電路

對于變壓器，不僅要正確理解變壓器的原理：變壓器不能改變直流電壓，只改變交流電壓。而且還要靈活運用理想變壓器原、副線圈的功率、電壓、電流的關系進行相關的分析與計算。這是解這類問題的根本。

例8 如圖8所示，兩只理想線圈L₁、L₂套在閉合鐵芯上，裸導線PQ與L1保持良好的接觸，且能左右切割磁感線移動。在下列措施中，哪些能使流過燈泡的電流從B到A

A.PQ向右勻速運動

B.PQ向右勻減速運動

C.PQ向左勻減速運動

D.PQ向左勻加速運動

析與解 PQ向右勻速運動，PQ中產生穩定的感應電動勢，于是L₂中就有穩定的磁通量，但無感應電動勢。A錯誤。PQ向左勻減速運動，PQ中產生的感應電動勢不斷減少，感應電流的方向由Q經過L₁到P，而且電流變小。于是變壓器中的磁通的方向為逆時針方向，且不斷減少，由變壓器的原理-法拉第電磁感應定律可知，流過小燈泡的電流從B到A。所以C正確。同理可分析，BD錯。

例9 如圖9是街頭變壓器通過降壓給用戶供電的示意圖。變壓器輸入電壓是市電網的電壓，不會有很大的波動。輸出電壓通過輸電線輸送給用戶，輸電線的電阻用R0表示，變阻器R表示用戶用電器的總電阻，當滑動變阻器觸頭P向下移時（ ）

A.相當于在增加用電器的數目

B.V₁表的示數隨V₂表的示數增大而增大

C.A₁表的示數隨A₂表的示數增大而增大

D.變壓器的輸入功率在增大

析與解 當滑動變阻器觸頭P向下移時，變阻器的電阻變小，相當于在增加用電器的數目。A正確。由于市電網的電壓不會有很大的波動，所以U₁示數不變，又因原、副線圈的匝數不變，最近以來以U₂=U₁n₂/n₁也不變。而當R變小時，I₂=U₂/（R+R₀）就變大，再由公式I₁/I₂=n₂/n₁可知，I₁也變大，因此變壓器的輸入功率P₁=U₁I₁在增大。所以，CD正確。

7 含半導體電路

對于含半導體電路，要抓住半導體（熱敏電阻、光敏電阻）的導電能力介于導體與絕緣體之間以及半導體的阻值隨溫度的升高（降低）而減少（增大）的特點，這是解這類問題的出發點。

例10 光敏電阻是自動化控制中經常使用的電器元件，其最大特點是，當有光照射時其阻值很小，沒有照射時阻值很大。如圖10所示為光敏電阻自動計數器的示意圖，其中R₁為光敏電阻，R₂為定值電阻，物品在傳送帶上勻速移動，此光電計數器的基本工作原理是（ ）

A.當有光照射R₁時，信號處理系統獲得較低電壓

B.當有光照射R₁時，信號處理系統獲得高電壓

C.信號處理系統每獲得一次高電壓就記數一次

D.信號處理系統每獲得一次低電壓就記數一次

析與解 當有光照射R₁時，其電阻變小，由閉合電路的歐姆定律可得，干路中的電流I變大，R₁兩端的電壓U₁=E-I（r+R₂）變低。A正確。反之，光被物品擋住，R₁變大，U₁變大，C正確，故選AC。

8 含電磁繼電器電路

對于電磁繼電器，要搞清其結構特點及其工作原理，這是解這類問題的突破口。

例11 如圖11所示，為用熱敏電阻R和繼電器L等組成的一個簡單的恒溫控制電路，其中熱敏電阻的阻值會隨溫度的升高而減小。電源甲與繼電器、熱敏電阻等組成控制電路，電源乙與恒溫箱加熱器（圖中未畫出）相連接。則（ ）

A.當溫度升高到某一數值，銜鐵P將會被吸合下

B.當溫度降低到某一數值，銜鐵P將會被吸合下

C.工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在A、B端

D.工作時，應該把恒溫箱內的加熱器接在C、D端

析與解 如果箱內的溫度升高，熱敏電阻的阻值將減少，那么，控制電路的電流就增大，于是電磁鐵將銜鐵P吸下來與下面的觸點接觸。因此A正確。如果箱內的溫度降低，熱敏電阻的阻值將增大，控制電路的電流就減少，電磁鐵磁性減弱，當溫度達到某一數值時，左側的彈簧通過杠桿將銜鐵P向上拉起。若在A、B端接加熱器，那么就會使箱內的溫度升高。因此C正確。

9 含二極管電路

對于含二極管電路，要明確二極管具有單向導電性：如果二極管正極的電勢比負極高，二極管導通，其電阻很小；反之，二極管截止，其電阻很大，這是解這類習題的切入口。

例12 電阻R與兩個完全相同的二極管連成如圖12所示的電路，a、b端加上電壓U_ab=70V時，流經P點的電流為0.7A，當U_ab=-0.7V

時，流經P點的電流也為0.7A，若認為兩極管反向電阻無窮大，則電阻R的阻值為（ ）

A.100Ω B.99Ω

C.101Ω D.10Ω

析與解 設二極管的電阻為r，當U_ab=-0.7V時，上面二極管導通，下面二極管截止。于是有：r=U_ab/I=0.7/0.7=1Ω；當U_ab=70V時，下面二極管導通，上面二極管截止，因此有：R+r=U_ab/I=70/0.7=100Ω。所以，R=99Ω，選B。

10 含非純電阻電路

對于含非純電阻電路，要注意非純電阻（如電動機、電解槽）有如下特征：歐姆定律就不適用，有U＞IR；電功電熱分別由W=Pt和Q=I²Rt公式來計算，并且有W＞Q；能量守恒定律仍適用，有W=Q+E_其它，這是正確處理這一類習題的保障。

例13 如圖13所示，電阻R1=20Ω，電動機的繞組R2=10Ω，當開關打開時，電流表的示數為0.5A，當開關合上后，電動機轉動起來，電路兩端的電壓不變，電流表的示數I和電路消耗的電功率P應是（ ）

A.I=1.5A B.I＜1.5A

C.P=15WD.P＜15W

析與解 當開關打開時，為純電阻電路，有U=I₁R₁=10V；當開關合上時，為含電動機的非純電阻電路，有U=I′₁R₁，U＞I′₂R₂，解得I′₁=0.5A，I′₂＜1A，所以，I=I′+I′₂＜1.5A，又得P=UI＜15W。故選B、D。

總之，我們不僅要掌握這些常見的電子元件的特性、特點，而且還要能結合實際電路加以正確地分析，進而把握含有這些電子元件的電路結構和特征，從而解決相關的問題。

(欄目編輯 陳 潔)