電路相關問題探究

廖樂之 湖南師范大學附屬中學

電路相關問題探究

廖樂之 湖南師范大學附屬中學

在高中物理知識學習中，與電路相關的問題主要有電流、電阻定律歐姆定律以及電路的動態變化等內容。本文通過列舉例題的形式，分別對閉合電路的歐姆定律、等效電路以及混聯電路等電路知識進行詳細闡述，以便讓自己更好的學習電路知識。

電路 高中物理 歐姆定律

電路是高中物理電學部分的重要內容，電路包含的內容較多，知識點相對繁瑣，學習過程中的難度較大。為了讓自己更好的學習與電路相關的知識，需要圍繞電路對閉合電路的歐姆定律、等效電路以及混聯電路等電路問題進行深化探索，找出各電路中的關鍵點，進而全面掌握高中物理學中的電路知識。

1 閉合電路的歐姆定律

閉合電路在電路知識板塊的學習中比較常見，在學習閉合電路的歐姆定律知識時，需要遵循的學習規律是先弄清楚總電路中的歐姆定律，然后結合具體條件以及電路的變化情況進行逐個分析。在進行閉合電路相關題目的解答時，也要遵循上述思維模式，以便簡化解題過程。

例題1、在圖1中，滑動變阻器滑片P向左移動時，求各表的示數變化情況，并說明原因。

圖1

解析：在圖1所示的電路圖中，局部的變化情況會對整個電路產生動態影響。要想解決此問題，需要弄清楚外電路的串聯和并聯關系，并分析出外電路總電阻的變化情況，然后結合相關公式分析計算閉合電路的電流強度變化情況。之后再根據分析結果確定路端電壓是如何變化的，最后借助歐姆定律計算公式與分流分壓原理對各部分電阻的電流和電壓變化情況進行分別討論。具體討論過程如下:

解：當滑片P向左滑動時，R3的電阻會減小，R總的電阻也會減小，進而得出總電流會增大，A1表的示數會增大。由于路端電壓在判斷時是自內向外的，當路端電壓減小時，V的示數也會減小。對于R1而言，由于總電流增大了，所以U1也會增大,與此相對應，V1也會增大。對于并聯支路而言，U1增大了，而總數沒變，U2就必然會減小，V2也會減小。對于R2而言，U2減小了，I2也會減小，A2的示數同樣會減小。

2 等效電路

等效電路是一種常見的電路現象，在這種電路中，電源的內阻與電路的固定外阻是一樣的。等效電路的分析過程相對較簡單，掌握起來的難度較小，基本上所有的同學都能夠靈活掌握靈活運用。等效電路主要包括功率和電源的效率等內容，其計算公式是P=UI，并且，當R的值不斷增加時，P的值也會不斷增加。當P=R時，P達到最大值，在過了此臨界值之后，P會隨著R的增大而減小。

例題2、在圖2中，有一節干電池，試用伏安法測其電動勢和內電阻，求干電池的電動勢和內電阻，求圖中a點對應的外電路電阻，以及此時電源內部的熱功率。比較點a與b的外電路電阻的大小，并求其比值和輸出功率比值，并說明在整個實驗過程中，電源的最大輸出功率是多少。

圖2

解析：結合圖可知，在電路打開時，其路端的電壓便是電源電動勢，所以，E=1．5V，內電阻 r=1．5/7．5=0．2 ? 。此時，圖中的斜率的絕對值便是內阻值，也是0．2?。a點的對應外電阻是1/2．5=0．4 ? ，電源內部的熱耗功率是 2．5x2．5x0．2W=1．25W。電阻之比是4:1，輸出功率之比是1:1，最大輸出功率是2．81W。上述這些數據的獲取都是通過等效電路中的基本公式進行求取的，在學習等效電路知識時，要特別注意公式的應用和轉化。并且，在解題過程中，還要特別注意計算的準確性，以保證題目解答的正確性。

3 混聯電路

混聯電路主要包括三大內容，一是對電流的計算，通常情況下，在混聯電路中，對電流的計算公式是I=U/R,并且，混聯電路還有總電流和分電流的區分，所以I=i1+i2。二是對電壓的計算，其計算公式是U=IR，其也存在總電壓與分電壓的區別，所以U=U1+U2。三是對電功率的計算，在混聯電路中，電功率等于所有電功率的和，即P=P1+P2。混聯電路與閉合電路和等效電路在電阻、電流、電壓的計算上既有相同點，又有不同點，在進行混聯電路學習時要特別注意。

例題3、在如圖所示中，分別有兩只燈泡L1和L2，并且這兩只燈泡分別有110V，60W和110V，100W。在電路中有一只滑動變阻器R，讓所有的電器元件都連入220V的電路中，要求L1和L2正常發光，并且要保證整個電路的功率消耗保持在最小狀態，應當選擇下面哪個電路？

圖3

解析：由題設條件可知，要想讓燈泡都處于發光狀態，必須要讓兩只燈泡都達到額定電壓。因為，燈泡L1的電阻比L2的電阻要大，所以可以排除A和C兩個選項。這主要是因為在A和C中，其并不能夠保證兩個燈泡都能夠正常發光。又因為兩個燈泡都要正常發光，所以就需要保證流過兩個小燈泡中的電流是額定電流。再加上整個電路的總電壓是220V，而B選項中的電流是12,D選項中的電流是14。所以，可以通過計算功率得出選項B的功率是小于選項D的功率的，所以，正確答案是B，應當選擇B電路。

4 結束語

在高中物理電路知識學習過程中，不僅要弄清楚電流、電壓、電阻等基本知識及其計算公式，還要重點關注閉合電路的歐姆定律、等效電路以及混聯電路等具體知識。對電路問題進行系統化的學習、掌握，全面提升自己對電路知識的理解程度和掌握程度，進而提高自己的物理學習水平。

[1]劉思愷.單粒子軟錯誤在電路中的傳播過程研究[D].國防科學技術大學,2014.

[2]黃冬霞.中學生電路概念理解的概念生態研究[D].廣西師范大學,2013.