巧用“串反并同”對電路進行動態分析

孫長庚

摘 要：物理學科中的電路作為高考必考的重點之一，在近幾年的高考題中都有出現，電路中包含了電流、電壓、電阻以及電功率等物理量知識點及關系，也正是由于各種物理量元素構成了電路的特征，具有較強的綜合性。其中電路的動態分析作為高考的熱點，也是學生在物理電路學習中必須熟練掌握的知識點。本文針對在對電路進行動態分析時所運用的“串反并同”進行相關的探討和分析。

關鍵詞：電路動態分析；串反并同；思維

電學主要包括對電場以及電路兩大模塊的學習，電路學習中對電路的學習學生要確保做到對電路的熟練分析和計算，關于電路的動態分析中在近幾年的考題中有較多的出現，對學生的分析推理以及綜合思維有較好的考查，“串反并同”方法對學生進行電路的動態分析具有較好的理解和幫助作用。

一、 “串反并同”法相關原理概述

（一） 定理概述

“串反并同”是指在電路中當電源的電阻在忽略不計的情況下，電路中與變化電路進行串聯的電器，其電流、電壓以及功率等變化與電阻變化的規律是相反的；電路中與變化電路進行并聯的電器，其電流、電壓以及功率的變化是與電阻變化規律是相同的。利用該規律進行電路的動態分析時非常有助于學生展開快速而且簡便的分析和思考。

串反是指在串聯電路中當某電阻發生變化時，與串聯電路串聯的電流、電壓以及電功率的變化是與其相反的；并同是指在并聯電路中當某電阻發生變化時，與并聯電路并聯的電流、電壓以及電功率的變化是與其相同的。

在電路中判斷其串聯電路還是并聯電路時主要是根據變化部分的電阻R變為判斷的標準進行分析：在電路中通過變化電阻部分的電流有可能在電路的整體或者部分導體Rx有通過，此時R變和Rx之間為串聯；但凡在電路中通過變化部分的電阻R變不一定通過電路的整體或者部分導體Rx時，則R變和Rx之間為并聯。

（二） 適用條件

在電路中有滿足以下三個方面的情況可以適用“串反并同”進行電路的動態分析：第一，電路中加載電路的電壓或者電源的電動勢恒定，例如：電源為干電池；第二，電路中只有一個可變化的電阻；第三，電源內阻不可忽略。在適用條件三提到的“電源內阻不可忽略”條件，由于在不考慮電源內阻時，路端的電壓是等于電源的電動勢的，不會有變化產生所以路端電路不適用“串反并同”法，在其他分電壓、干路以及支路電流都可以適用；在某部分的電路是閉合狀態下時，當開關由閉合狀態轉變被斷開狀態時，該電路支路的電阻是增加的，并且在開關斷開時該支路的電阻被認為是無窮大。相反當電路由斷開狀態轉變閉合狀態時，該支路的電阻變化是減小的。

二、 解題思路

在遇到電路分析題型時，第一步應在電路圖中找到發生變化的電阻部分，并判斷其是增大還是減少，接下來對電路中的元件以及儀器與找到的變化電阻部分進行串聯和并聯關系的判斷，最后將“串反并同”方法進行套用分析。

三、 例題解析

【例1】 如圖所示在該電路中，電源電動勢為E，內阻為r，閉合開關S時，滑動變阻器滑片P向左移動，下述哪個選項是正確的（ ）

A. 電流表讀數變小，電壓表的讀數增大

B. 小燈泡L變亮

C. 電容器C上的電荷量減小

D. 電源的總功率變大

對于此道題，根據題干判斷當滑動變阻器P向左移動時，電阻R是在增大。電流表與電阻R是串聯關系，所以電流減小電流表而定讀數也在減小；電壓表與變化電阻R是并聯關系，電壓是與變化電阻變化相同的，也在增加，電壓表的讀數增大。燈泡L是與變化電阻串聯的，所以其變化方向與變化電阻的方向相反，電功率是減少的燈泡就變暗了；電容器與變化電阻是并聯的，所以電容器兩端電壓增大；電源與變化電阻是串聯的，總功率的變化方向與其相反，則總功率變小。通過以上分析可以得出正確選項為A選項。

【例2】 如圖所示的電路，在電路進行開關的閉合時，燈泡L1、L2正常亮起，由于電路忽然故障，燈泡L1變亮，L2卻變暗，此時電流表的讀數是變小的，發生故障的是選項中的哪一個（ ）

A. R1斷路

B. R2斷路

C. R3短路

D. R4短路

由題干得知，燈泡L1變亮，L2卻變暗，電流表的讀數變小，可以分析出電路中通過燈泡L1的電流增大，燈泡L2的電流是減小的。如果R1斷路，反應通過該段的電阻是增大的，根據“串反并同”規律可以判斷出，燈泡L2與變化電阻R1之間是串聯關系，所以通過該部分的電流表的電流是減小的，燈泡L1與變化電阻R1之間是并聯關系，所以通過燈泡L1的電流增大，燈泡變亮，以上分析符合題干的信息，所以正確答案選A。

四、 結束語

總而言之，在利用“串同并反”方法進行電路的動態分析時，學生應對該方法相關的規律以思路有明確的了解，同時對電路中各種元件以及之間的串聯、并聯關系要有清晰的認識，這樣才有助于學生在做電路動態分析相關的題目時能夠有嚴謹清晰的思維分析。

參考文獻：

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