巧解動(dòng)態(tài)電路

摘 要：初中物理電學(xué)中的動(dòng)態(tài)電路，通俗地說(shuō)，就是電路中某個(gè)電器元件狀態(tài)或位置的改變，引起電路中接入的電阻值的變化，從而使電壓、電流、電功率等相關(guān)電學(xué)量發(fā)生相應(yīng)的改變的電路。考查動(dòng)態(tài)電路，對(duì)學(xué)生的要求比較高，除了能熟練掌握公式，弄清各個(gè)電學(xué)量之間的基本關(guān)系外，還應(yīng)該有一定的邏輯思維能力和表達(dá)能力，因?yàn)樵趧?dòng)態(tài)電路中，除了涉及的相關(guān)量較多外，還會(huì)用到很多電學(xué)原理和計(jì)算公式，解題時(shí)一般會(huì)讓學(xué)生對(duì)原理作適當(dāng)?shù)谋硎觯瑢?xiě)出公式推導(dǎo)過(guò)程，這時(shí)學(xué)生在解題過(guò)程寫(xiě)的是缺少順序的，計(jì)算結(jié)果盡管正確，但是考試過(guò)程極易失分，而且這是一個(gè)容易被忽略的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：動(dòng)態(tài)電路；滑動(dòng)變阻器控制；開(kāi)關(guān)控制

動(dòng)態(tài)電路，在初中階段主要有兩種形式，一種是滑動(dòng)變阻器控制的，一種是開(kāi)關(guān)控制的，既有滑動(dòng)變阻器又有開(kāi)關(guān)控制的電路初中階段不常見(jiàn)。下面就這兩種電路結(jié)合自己多年來(lái)的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)。

一、滑動(dòng)變阻器控制的動(dòng)態(tài)電路

這種電路的特點(diǎn)是，通過(guò)滑片位置的改變，來(lái)改變接入電路中的電阻（可以改變接入電路電阻的個(gè)數(shù)，也可以改變某個(gè)電阻接入電路的阻值），從而實(shí)現(xiàn)電壓、電流、電功率等相關(guān)電學(xué)量的改變。這類(lèi)電路的特點(diǎn)是滑片位置的改變，電路的性質(zhì)不發(fā)生改變，電源電壓不變，多出現(xiàn)在串聯(lián)電路中。常見(jiàn)的以選擇、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算為主：

選擇題和實(shí)驗(yàn)題中對(duì)于動(dòng)態(tài)電路的考查通常是對(duì)故障電路進(jìn)行。

例1.在如圖所示電路中，當(dāng)閉合開(kāi)關(guān)后，滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)時(shí)（）

A.電流表示數(shù)變大，燈變暗

B.電流表示數(shù)變小，燈變亮

C.電壓表示數(shù)不變，燈變亮

D.電壓表示數(shù)不變，燈變暗

分析：根據(jù)識(shí)別電路基本的方法：將電流表看成導(dǎo)線(xiàn)，通過(guò)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可以看到電壓表直接測(cè)量電源電壓，所以滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向右移動(dòng)的時(shí)候，電壓表的示數(shù)不會(huì)有變化；而電阻R的阻值隨滑片的右移逐漸變大，小燈的電阻RL大小不變（注意：在初中階段，燈的電阻由于溫度的變化引起的變化往忽略不計(jì)），因此電路中的總電阻變大，電流變小，所以電流表示數(shù)變小。從串聯(lián)電路的分壓角度分析，小燈兩端的電壓也將變小，小燈的實(shí)際功率P=UI也將變小，所以小燈的發(fā)光將變暗。本題正確答案為D。

滑動(dòng)變阻器控制的動(dòng)態(tài)電路在計(jì)算題中也經(jīng)常出現(xiàn)，解答這一類(lèi)題要注意兩個(gè)隱含條件：滑片位置的改變不改變電路的性質(zhì)和電源總電壓。

例2．（2005年甘肅）（6分）如圖所示，當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器滑片P在B端時(shí)，電壓表示數(shù)為9 V，電流表示數(shù)為0.15 A；滑片P在中點(diǎn)C時(shí)電壓表的示數(shù)為6 V．

求：（1）滑動(dòng)變阻器R1的最大阻值；（2）電源電壓和R2的阻值。

這是一個(gè)典型的滑動(dòng)變阻器控制的動(dòng)態(tài)電路，只是通過(guò)滑片位置的改變，改變了接入電路的電阻，改變了電路中相關(guān)的電學(xué)量。理解這一點(diǎn)之后，就可以分析滑片在不同位置時(shí)的接入電路中的電阻，再根據(jù)串聯(lián)電路的基本特點(diǎn)，就能順利作解答。（1）S閉合，P在B端，電路中兩個(gè)電阻器R1，R2且是串聯(lián)，電壓表測(cè)R1兩端電壓。根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)，I1=I2=I得出I1=0.15 A，再根據(jù)歐姆定律R=U/I=U1/I1=9 V/0.15 A=60 Ω；（2）P在中點(diǎn)（BC段被短路）這時(shí)電路中只剩CA段這段電阻我們稱(chēng)它為R3，則此時(shí)電路中的電流為Ｉ=U3/R3=6 V/30 Ω=0.2 A，再根據(jù)兩次電源電壓不變，可列出方程：P在B端時(shí)U=0.15 A×（R1+60 Ω），P在中點(diǎn)時(shí)U=0.2 A×（R1+30 Ω），得出0.15 A×（R1+60 Ω）=0.2 A×（R1+30 Ω）即可解出：R1=60 Ω，U=18 V.不論哪種動(dòng)態(tài)電路中，電源電壓都是設(shè)定不變的，不要忘記挖掘隱含的這一條件。

二、開(kāi)關(guān)控制的動(dòng)態(tài)電路

這種動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)是通過(guò)開(kāi)關(guān)的閉合，既可以改變電路中接入電路的電阻個(gè)數(shù)，又可以改變電路的性質(zhì)，讓電路在串并聯(lián)之間轉(zhuǎn)換，這類(lèi)電路與滑動(dòng)變阻器控制的電路相同，也具有電源電壓不變的特點(diǎn)。要想正確解答這種動(dòng)態(tài)電路，就要熟練掌握歐姆規(guī)律和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)。

如，所示電路，已知電源電壓為6 V，R1的阻值為2 Ω，R2的阻值為3 Ω，R3的阻值為6 Ω。求（1）S1、S2都閉合時(shí)電流表的示數(shù)；（2）S1、S2都斷開(kāi)時(shí)電路的總功率。

這個(gè)題目可以說(shuō)是開(kāi)關(guān)控制的動(dòng)態(tài)電路典型題，幾乎可以說(shuō)任何一本資料都以它為范本。這個(gè)題是典型的計(jì)算題，條件和電路圖清晰明了，留給大家思考的只是對(duì)電路進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，下面我們按照動(dòng)態(tài)電路的特點(diǎn)進(jìn)行分析：S1，S2都閉合，電路中R1被短路，根據(jù)電路識(shí)別方法被短路的電阻看成導(dǎo)線(xiàn)，（斷路的可以拆除）來(lái)繪制簡(jiǎn)化后的等效電路，簡(jiǎn)化后的電路中，很容易看出R1被短路后，剩兩個(gè)電阻R2和R3并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)電路的特點(diǎn)，干路電流等于各支路電流之和，各支路電壓與電源電壓相等的特點(diǎn)，就可以列出如下算式：

（1）U=U2=U3=6V，Ｉ=Ｉ2+Ｉ3=U2/R2+U3/R3=6 V/3 Ω+6 V/6 Ω=3 A

（2）S1、S2都斷開(kāi)時(shí)電路，R3斷路拆除后可以得出，R1，R2串聯(lián)，再根據(jù)串聯(lián)電路的特點(diǎn)可以列出算式：I=U/I=6V/（2 Ω+3 Ω）=1.2A，P=UＩ=6 V×1.2 A=7.2 W。

動(dòng)態(tài)電路，是一種應(yīng)用性很強(qiáng)的電路，生活中應(yīng)用很廣泛，常常會(huì)聯(lián)系生活中的常用電器來(lái)考查我們，如兩擋電器，像電飯煲，電熱毯、電熱水器等。但是不管實(shí)物電路怎么復(fù)雜，簡(jiǎn)化后都會(huì)轉(zhuǎn)化成我們熟悉的基本動(dòng)態(tài)電路，解題思路和解題方法基本相同。

動(dòng)態(tài)電路由于其綜合型較強(qiáng)，考查內(nèi)容全面，題型也比較靈活的特點(diǎn)，填空、選擇、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算各類(lèi)題型中都有它的蹤跡，而且所占比重較大。因此，熟練把握動(dòng)態(tài)電路的解題思路和方法，對(duì)于每個(gè)同學(xué)來(lái)說(shuō)，有著至關(guān)重要的意義。

（作者單位 江蘇省新沂市時(shí)集中學(xué)）

編輯 趙飛飛