電路動態變化問題的分析與處理

駱天歌

摘 要：電路動態變化是高中物理重要的知識點，在學習中不僅要掌握相關的理論知識，同時還要掌握問題分析與處理的能力。本文先對電路動態變化問題的分析方式進行簡析，進而以實際例題為基礎，闡述電路動態變化問題具體分析與處理方式。電路動態變化問題是高考中常見的一種題型，我們在日常學習中，要掌握電路動態變化問題的分析思路，同時也要掌握相關問題的處理方式，這樣才能夠有效解決問題，提升自己的問題解決能力，讓我們更有底氣與信心面對高考。因此，本文對電力動態變化問題的分析與處理進行研究有一定現實意義。

關鍵詞：電力動態 變化 問題分析 問題處理

中圖分類號：G633 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）12（b）-0-02

1 電路動態變化問題的分析

1.1 程序法

程序法主要是依據歐姆定律于串并聯電路性質來分析，其基本的思路是部分—整體—部分，也就是在阻值變化部分入手，從串并聯電路的規律基礎上判斷變化情況，然后再讓歐姆定律判知與變化情況，最后由部分電路的歐姆定律獲得部分物理變化情況。在一般情況下的思路如下：先明確電路外電阻怎樣變化，依據閉合電路的歐姆定律明確電路總電流的變化，然后明確電源外電壓怎樣變化，從部分電路的歐姆定律明確干路上某定值電阻兩邊的電壓變化，然后再由部分電路與整體串聯規律明確支路兩端電壓怎樣變化的。

1.2 串反并同與極限法

所謂串反，其主要是指某個電阻增大減小時，與其串聯或是間接串聯的電阻中電流、電功率都會減少或增大，而并同，主要是指某電阻增大或者減小時，與其并聯或間接并聯的電阻中電流與兩端電壓都會增大減少。但是在其中需要注意的是，電路中電源內阻不能夠忽視，且滑動變阻器一定要是限流接法。極限法，即為滑動變阻器滑動引起的電路變化，會把變阻器滑動端滑到兩個極端。在串聯電路之中，分電壓變小，總電壓不會有變化，其中條件是加在兩個電阻兩端電壓一定時。在并聯電路中，分電流變小，且總電流變小，而其中的條件為電源額定功率不變。

2 電路動態變化問題的分析與處理

2.1 物理量問題的研究

例題1：在一個電路中，電源電動實力是ε，內阻為r，且R0為固定電阻，現在有一個滑動變阻器滑片向下滑動的時，以下說法正確的是（ ）

A.燈泡L亮度一定會加強

B.電壓表讀數會減小

C.電流表讀數會減小

D.R0消耗功率減小

分析：在處理這個問題之前，我們要先分析電路結構，處理時要把電流表當作導線，把電壓表所處的支路作為開路，這樣就能夠獲得電路結構，形成一個基本的并聯結構，也就是固定電阻R0。與滑動變阻器串聯以后，再與燈泡并聯，電流表測量的就是滑動變阻器這個支路電流，電壓表則測量的是整個路端電壓。在確定了電路結構以后，我們再逐漸分析變阻器調整形成的影響。首先滑動變阻器滑片往下移動，接入電路電阻會變大，則整個外電路電阻增大，所以回路中總電量會減少，內阻電壓也會減小，外電路電壓會增大，電壓表示數會變大，燈泡兩邊變大，燈泡亮度加強。因此A選項是正確的，選項B錯誤。對于這其中的電流表示數而言，這個是本題的一個難點所在，由于對應支路電阻增大，但是兩邊電壓也在增大，若是使用部分電路歐姆定律的方式判斷，難以得到答案。所以在分析的時候要調整自己的思路，在并聯結構分流關系基礎上進行思考。也就是燈泡所在支路和變阻器所在支路進行分流，兩支路電流預期對應電阻時反比關系。在本題中總電路減小，并且滑動變阻器支路電阻增加，分流比例會減小。所以，電流表示數減小，也就是c選項也正確。經過R0的電流就是電流表的示數，在公式P=I2R中能夠獲得功率減小的結果，所以D選項也是正確的。最終本題正確的選項時A、C、D。

2.2 開關通斷切換引起電路變化

例題2：如圖1所示，電路中電池電動勢是E，內阻是r，電路中電阻R1、R2與R3阻值都一樣。在電鍵S處于閉合狀態下時，若是把電鍵S1從位置1切換到位置2，則以下正確的是哪一項？

A.電壓表示數會變大

B.電池內部消耗功率會變大

C.電阻R2兩邊電壓會變大

D.電池供電效率有所提升

解析：在電鍵S處于閉合狀態下時，如果把電鍵S1從位置1切換到位置2的過程中，外電路會由R1、R3先進行并聯，然后再和R2串聯，變化成為阻R1、R2先串聯，然后再和R3并聯，外電路總電阻會降低。依據閉合電路歐姆定律可以知道，總電流變大，路端電壓變小。因此，電壓表示數也會變小。由Pr=I2r的公式可以知道，電池內部消耗功率會增加。因為原來R3∶R2=1∶2，后來R1∶R2=1∶1。其中電壓表讀數會變小，因此電阻由R2兩邊電壓也會變小。而電池供電效率×100%，因為電阻會變小，因此電池效率也會變小，所以這道題的正確答案是B選項。

2.3 電阻引起變化問題

例題3：一個變壓器、副線圈的匝數依次為n1、n2，原線圈，其經過一個理想電力表，然后接正弦交流電源。其中二級管與阻值R負載電阻串聯，接到副線圈兩邊。設定此二極管正向電阻零，反向電阻無窮大，用電壓表測量得到a、b端與c、d端電壓Uab與Ucd，則以下正確的選項為？

A.Uab∶Ucd=n1∶n2，

B.提升負載電阻阻值R，電流表讀數減少

C.負載電阻值越小，則cd間電壓Ucd越大

D.把二極管短路，電流表讀數會增大

分析：副線圈兩邊電壓有效值為U2，因為二極管是單向導電性，交流電壓表讀數是電壓有效值，在有效值概念中，Ucd=。對于理想變壓器則有，，其中。因此A選項不正確。加大負載阻值R，輸出功率下降，則輸入電流也會下降，進而電流表讀數變小，則B選項是對的。其中cd間電壓和變壓器初級電壓有很大關系，和負載電阻R無關，則C選項不正確。在二極管短路后，輸出功率加大，輸出功率 PA=U1I1，其中U1不變化，且I1加倍，電流表示數提升，因此D項正確。

3 結語

電路動態變化問題是高中物理中常見的一種問題，同時也是高考中必考題型。在日常學習中，我們遇到這類問題時可以采取程序法或則是串反并同等方式進行分析，將各種類型的習題進行深入分析和思考。在思考中要考慮到多種因素，要在多個角度上分析問題，進而提升我們的問題解決能力。

參考文獻

[1] 付霞，呂安延，張素榮.電路動態變化分析問題解析[J]. 數理化學習：高三版，2015（5）：31-32.

[2] 鄭蘭斌.“串反并同”應用動態變化問題的分析[J].文理導航，2018（1）：54.