把握引領,化難為易

黃幼清

歐姆定律是電學的靈魂，是研究電路的重要規律，電路的動態分析，究其根底，正是歐姆定律的具體運用。本文將以歐姆定律為主線，通過三種常見的動態電路題型，分析探討靈活運用歐姆定律分析動態電路的經驗和技巧。

由串聯電路的電流規律I=I1=I2和歐姆定律推導出的規律

= （常稱分壓規律），及由并聯電路的電壓規律U=

U1=U2和歐姆定律推導出的規律= （常稱分流規律）是

分析動態電路的關鍵。在初中階段，電路中的電源電壓通常不變，通常由于滑動變阻器的滑片移動或開關的斷開和閉合而引起電路中的電阻發生變化，從而導致電路中電流、電功率和部分電路電壓發生變化。簡單而言，動態電路，主要就是考查運用歐姆定律時，I、U、R三個量的同時性。下面，分類進行探討。

一、滑動變阻器型動態電路

這種動態電路，實質是由于滑動變阻器的滑片移動改變了電阻絲連入電路中的電阻，從而引起電路中的電流、電功率、電壓分配等發生變化。通常從以下兩方面進行考查：1.定量分析電表示數變化；2.進行定量計算。

1. 定性分析電表示數變化

因為串、并聯電路有著不同的電學特點，它們的解題規律也有所不同。

由于并聯電路的特點是各支路兩端的電壓相等，都等于電源電壓，而電源電壓不變，因而在并聯電路中電壓表的示數不會改變；由于各支路上的用電器互不影響，故變阻器只影響所在支路的電流，從而影響干路電流，分析過程較單一，而且，還要注意避免短路的發生，故該類題型通常設計為串聯電路。

串聯電路中，由于電源電壓是不變的，根據歐姆定律可知，電路中電流的變化是由電阻變化引起的，根據推導

公式=可知，串聯電路中各串聯導體兩端分壓的變化

情況也取決于其電阻的變化。因此，我們應從電阻的變化入手。先由滑動變阻器的電阻變化判斷出總電阻的變化，

再由I=（U不變）判斷出電路中電流的變化情況，最后

根據=來判斷電壓的變化情況：若滑動變阻器連入電阻

變大，則它兩端分壓就變大，反之則變小。

例1：（2010貴港）如圖所示電路，電源電壓不變，閉合開關，當滑動變阻器的滑片P，從右端移向左端時，下列說法正確的是（ ）

A. 電流表讀數變小，電壓表V1讀數變大，電壓表V2讀數變大。

B. 電流表讀數變小，電壓表V1讀數變小，電壓表V2讀數變大。

C. 電流表讀數變大，電壓表V1讀數變大，電壓表V2讀數變小。

D. 電流表讀數變大，電壓表V1讀數變小，電壓表V2讀數變大。

分析：當滑片向左移動時，滑動變阻器連入電路的阻值變小，R總=R+R滑也變大，因為電源電壓不變，由I=可知，

I 變小，所以電流表示數變小；由分壓公式可知，滑動變阻器的兩端電壓變大，即電壓表V1示數變大，UR=U-U滑，所以UR變小，對照選項，選擇C。

把以上方法用順口溜來歸納，可記為：串聯電路：移滑片，判滑阻，根據總阻判電流，分壓規律判電壓并聯電路：移滑片，判滑阻，判支流，明總流。

2. 定量計算

例2：（2013煙臺）圖甲是某型號電子秤，其原理結構如圖乙所示。R0為定值電阻，R是壓敏電阻，其阻使隨所受壓力F變化的關系如圖丙所示，改寫電壓表（量程為3V）的表盤數值后可直接讀出所稱物體的質量。設踏板的質量為5Kg，電源電壓保持9V不變。（g取10N/Kg．）

（1）空載時，電壓表的示數為1V，求R0的阻值。

（2）該電子秤的量程多大？

（3）如果保持電子秤結構和電壓表量程不變，只在電路中增加-個電阻。使電子秤的量程變為110kg。計算說明應使用多大的電阻？如何連接？

分析：

（1）空載時，壓敏電阻受到的壓力F=G板=mg=5Kg ×10N/Kg=5N， 由丙圖可知此時R1=240Ω，∴由歐姆定律可得

∴

（2） 稱量最大時，R1最小，此時R0分得的電壓最大，為3V

∴此時 ，由丙圖可

知，此時R1受到的壓力F=950N，∵，

∴ 此時的最大稱量為95Kg-5Kg=90Kg。

（3）電子秤的量程為110Kg時，R1受到的壓力F=G=mg=（110Kg+5Kg） ×10N/Kg=1150N

由丙圖可知，此時R1=20Ω，因為電壓表量程不變，則此時電路中的電流仍為0.1A，∴∴應串

聯一個電阻，且R串=R總-R0-R1=90Ω-30Ω-20Ω=40Ω

本題中的壓敏電阻由于壓力變化會導致該部分電路的電阻發生變化，所以相當于滑動變阻器。除此以外，生活中的滑變裝置還可以以光敏電阻、風力、油量等形式出現，再將電壓表、電流表改裝為所需的工具。它們的模樣雖然改變了，但實質并沒有改變。通過此題可以看出，在滑動變阻器型動態電路中進行定量計算，關鍵要做好兩項工作：

1. 密切注意變阻器的阻值改變前后，各用電器中I、U、R的對應關系，使用 I=時確保三者同體同時。

2. 要充分利用電路中不變的量，即“定量”，常用的有電源電壓、定值電阻的阻值。如上題中利用定值電阻的阻值和電壓表量程不變，由歐姆定律可知道即使稱量改變，電路中的電流也不變，再根據電源電壓不變，利用歐姆定律的變形公式求出電路中的總電阻后即可判斷出需串聯一個電阻，以及所串電阻的阻值。

二、開關型動態電路

開關的斷開或閉合會使用電器的連接方式發生改變，使電路在串聯、并聯、單阻（局部發生了短路）三種方式間發生轉化，導致連入電路中的電阻值發生變化（R串>R單>R并），從而導致電路的電流、電壓、電功率發生變化。這類電路，常與電功、電熱相結合進行考查。

例3：（2013包頭）如右圖是某種電熱飲水機的簡化電路圖，它有加熱和保溫兩種工作狀態（由S0自動控制）由說明書可知，額定電壓220V，加熱時的電功率400W，保溫時的電功率40W。試問：（1）飲水機處于保溫狀態時，S0處于什么狀態？（2）R1和R2的電阻值各是多大？

分析：用電器的檔位不同，是指它的電功率不同。因為電源電壓不變，由P=UI=可知，電功率的變化，是由電路中電阻的變化引起的，又因為都是定值電阻，所以阻值發生變化是因為它們的連接方式發生了變化。因此，解題的前提是明確開關在不同狀態下的電路連接方式。

（1）當S斷開時，R1和R2串聯，R=R1+R2，P=UI=，當S閉合時，R2被短路，R=R1，P= ，∵R﹥R∴P﹤P∴保溫狀態時，S0斷開。

（2）∵P=，∴R= ==1210Ω，R1=== 121Ω

∴R2=1210-121=1089（Ω）

方法總結：在純電阻電路中，研究電功率和電熱問題，記得結合歐姆定律進行分析，會更快捷簡便，利用P =的幾率非常大。

不管是滑動變阻器型動態電路還是開關型動態電路，其實質都是改變了電路中的電阻。當電路中的電阻改變時，電路中的電流、用電器的兩端電壓、電功率等也隨之變化。但電路中的用電器有各自的額定電壓，電表有自己的量程，滑動變阻器也有允許通過的最大電流，電路的變化必須保證不能超過這些值，這就引發了電路安全問題。

（三）電路安全型動態電路

這類題型的綜合性比前兩類更大，需要靈活地運用電學的各種知識來綜合考慮。面對多個限定條件這種復雜情況，如果以歐姆定律來引領，能使思路更明確，解題更有條理。歐姆定律的核心是電流，根據經驗發現，把電路中的最大電流和最小電流求出后，題目通常可以迎刃而解。其中，最大電流：取所有允許最大電流中的小值。

最小電流：由滑動變阻器允許接入的最大阻值決定，接入的最大阻值又由與其并聯的電壓表量程決定，因此，取所有允許最小電流中的大值。

例4：（2011年貴港）如圖甲所示的電路中，電源電壓U=18v且保持不變，定值電阻R1的U—I關系圖像，如圖乙所示，電流表的量程為0～0.6A，電壓表的量程為0～15v，R2是一個標有“100Ω1A”字樣的滑動變阻器，閉合開關S后，若使電流表和電壓表均能正常工作，則這個電路消耗的最大功率是w，R1消耗的最小功率是w。

分析過程：

第一步：分析電路可知，R1與R2串聯，電壓表測R2的兩端電壓，不變的量有U=18V， R1=8Ω

第二步：求最大電流和最小電流值。

（1）求最大電流：

因為：電路能提供的最大電流為當R2=0時，

電流表允許通過的最大電流為0.6A， 滑動變阻器允許通過的最大電流為1A取三者中的小值，則I大=0.6A，由P大=UI大即可求出第一個空；而且，還可由它求出其他的物理量，如：滑動變阻器接入電路的最小阻值、R1消耗的最大功率、電壓表的最小示數等。

（2）求最小電流：

因為：電路中能提供的最小電流為當R2=100Ω時，

I===A

而當電壓表的示數為最大值15V時，電路中的電流

I===A

∵A>A，∴I小=A，由P=I小2R1第二個空即可求出。

除此以外，還可由它求出滑動變阻器接入的最大阻值、電路消耗的最小功率等。可見，該類題型的解題關鍵是：求出最大、最小電流值。

這三類題型的內在聯系和解題規律，是本人在十幾年的教學實踐中總結而得的。其實，在初中物理學中，每種題型都可以找到引領和規律，如果我們能引導學生發現并掌握規律，不但可以讓學生免受題海之戰，而且在生活中面臨實際問題時，也能夠更靈活地運用物理知識去解決。

【參考文獻】

［1］劉原.電路分析基礎[M]. 電子工業出版社，2012.

［2］袁夢.教師備課參考[M]. 吉林大學出版社，2010.

［3］肖德好.全品中考復習方案 [M]. 黃河出版傳媒集團陽光出版社，2013.