動態電路中電表示數變化分析

祖美玉

[摘要]利用電學規律解決動態電路中電表示數變化問題，對深化歐姆定律在電學問題中的應用具有較強的指引作用，同時對提升學生運用歐姆定律分析和解決動態電路問題有積極的作用。

[關鍵詞]動態電路;歐姆定律;電表示數;滑動變阻器

[中圖分類號]G633.7

[文獻標識碼] A

[文章編號] 1674-6058（ 2020） 35-0061-02

動態電路中電表示數變化問題需要綜合利用歐姆定律等知識進行分析解決，對學生進一步理解歐姆定律，串、并聯電路中電流、電壓之間關系等有較好的促進作用。下面結合例題對動態電路中的電表示數變化問題進行分析探討。

【問題背景】如圖1所示，電壓保持不變，S閉合，在向右移動滑片P時（ ）。

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，這是一個并聯電路，電阻R1和R2組成并聯電路，電流表A1與A2分別測量R1及干路電流，電壓表V測量R1（或R2或電源）兩端的電壓，當向右移動滑片P時，由于電阻R1和R2并聯，電阻R1電壓不變，根據歐姆定律I= U/R可知：通過R1的電流不變，即電流表A1示數不變;電壓表V測電源電壓，所以示數也不變;由于滑片P向右移動時R2接入電路的電阻變大，根據并聯電路電阻特點可知，電阻R1和R2并聯的總電阻也變大，所以此時干路電流變小，即電流表A，示數變小;根據并聯電路電壓相等，所以電壓表V示數與電流表A1示數的比值，即為電阻R1的阻值不變。答案選C。

點評：在分析電路中電表變化規律時，第1步需要分析電路連接方式，第2步分析電表分別測量哪個電阻（或電器）的物理量，第3步利用電學規律對動態電路進行分析，從而判斷電表示數的變化關系。

【拓展變式1】電表動態變化關系引起物理量的變化

解決滑動變阻器滑片移動引起電表示數動態變化問題的關鍵是找出動態變化物理量之間的關系，建立相應的關系式。

[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，當滑片P移動時，電流表A對應的示數，隨變阻器有效阻值R變化的關系如圖2乙所示，電壓表V對應的示數U隨變阻器有效阻值R變化的關系如圖2丙所示，則R0=___ Ω，電源電壓U=____ V。

解析：本題是在閉合開關S后通過移動滑片P改變滑動變阻器接入電路的電阻。

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

點評：在分析滑動變阻器滑片移動引起電表示數動態變化情況時，要能分析出由滑動變阻器滑片移動引起電阻是如何變化的，找出電表示數變化規律與圖像之間的關系，從圖像切入，破解相關問題。

【拓展變式2】電表示數變化量由變阻器滑片移動引起

變阻器滑片移動引起的電路變化，本質上是電路中阻值發生變化，從而引起電路中其他物理量的變化，為此，需要根據題意找出物理量變化前后的關系，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：觀察電路圖發現，Ro與R2組成并聯電路，再與R1串聯，干路電流由A1測量，R2的電流由A2測量，R0的電流由A0測量。

根據題意，變阻器Ro的滑片移動時產生了變化，導致整個電路發生了變化。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R0、R1、R2的電流。

首先分析電壓變化問題。

答案選B。

點評：滑動變阻器滑片移動引起電表示數變化量大小關系的研究，需要對所設問題進行探討。引起電表示數變化的原因，從題意中尋找電表示數變化前與變化后物理量之間的關系，再結合歐姆定律及相關推導規律對電路中要求的電流、電壓變化量進行分析。

【拓展變式3】由I-U圖像中電表示數變化規律尋找各物理量之間的關系

根據I-U中各個物理量變化趨勢以及變化量之間的關系，分析出物理量變化的根本原因，再利用電學規律對由I-U圖像中電表變化規律尋找各物理量之間的關系進行分析。

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

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。

點評：由I-U圖像中電表示數變化規律尋找各物理量之間關系的本質在于：分析好圖像變化趨勢，再結合題意，運用電學規律，尋找動態電路中最值位置時的圖像值，并依據相關規律進行分析，進而解決問題。

[參考文獻]

[1]中華人民共和國教育部.義務教育物理課程標準（2011年版）[s].北京：人民教育出版社，2012.

[2]侯中柱.動態電路中常見量的變化規律[J].數理化學習（初中版），2015（3）：29-30.

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

（責任編輯易志毅）