幾種不同類型的動態電路問題探討

摘 要：動態電路是指當電路中的電阻或者局部電路發生變化時所引起的整個電路中電流、電壓等的變化，我們要做的是判斷或者得出在變化中變與不變的量，對動態電路進行全面剖析，最終用此來解題。

關鍵詞：動態電路；閉合電路歐姆定律；函數式

解決動態電路問題我們需要掌握一定的解題思路，基本上都離不開理論分析和數學計算，如何在此類問題中合理地運用所學知識實現題目的快速準確求解就是學生需要考慮的問題了，下面就分類介紹幾種方法供參考。

一、 電源電壓恒定的動態電路

這種情況可以說是動態電路中最易分析的，因為不涉及電源的內阻問題，但是此類問題通常都是以計算的形式出現，考查學生對電路的分析能力的情況下也考查學生的基本計算能力，學生在解答時要認真謹慎。

例1 電路如圖所示，電源電壓6 V不變，最初電路中的燈泡為“3 V，1.5 W”，閉合開關后，將滑動變阻器的滑片移動至a點，此時燈泡仍然能正常發光。如果將燈泡換成“4 V，2 W”，閉合開關后再將滑動變阻器的滑片移至b點，燈泡也可以正常發光，下列說法錯誤的是（ ）

A. 兩種情況下電流表的示數均為0.5 A

B. 點b在點a的左側

C. 兩種情況下，電路消耗的總功率相同

D. 電壓表前后的示數之比是2∶3

解析 本題中的四個選項考查的點都各不相同，幾乎涉及了電路問題中各種變量的求解或者分析問題，電源電壓不變，我們就可以利用歐姆定律的知識進行求解，我們要對于這些知識掌握得非常牢固才能正確解出此題。滑片在兩個位置時燈泡都能正常發光，那求出兩種情況下的電流就是燈泡的額定電流，I=P額U額，因此電流均為0.5 A。電路消耗的總功率就是電源電壓和干路電流的乘積，電源電壓不變所以總功率也相同。電壓表測的是滑動變阻器兩端的電壓，并不是燈泡兩端的電壓，學生只要認清這一點就不會做錯了，前后兩次的示數比應該是3∶2。通過電壓之間的大小關系我們就能得知兩次變阻器接入電路的阻值點b時的較小。

點撥 本題看似是一道選擇題，但是這些選項其實都是需要計算才能得出結果的，并且覆蓋了電路部分的大部分知識，這是高考的大熱題型，也是學生比較薄弱的部分，一定要多加練習，提高解題的綜合能力。

二、 電源有內電阻時的動態電路

電源有內阻是高中物理電路部分最為常見的也是最常考的類型，在實際的情況中電源也是有內阻的，這是我們不能忽略的一部分，這時我們就需要用到閉合電路歐姆定律的相關知識來解題了，這一定律是電路部分最重要的定律之一。

例2 電路如圖所示，電源電動勢為E，內阻為r，R2為滑動變阻器，R1和R3是定值電阻。當R2滑片滑至a處時閉合開關S。這時再把滑片移動到b處，電表A1、A2和V的示數分別是I1、I2和U，請寫出三個電表示數的變化情況。

解析 本題可以用閉合電路歐姆定律來解答，并且這也是最正確最保險的情況，我相信學生應該都會，這里我向大家介紹由此定律推出的一個結論，就是“串反并同”。“串反”也就是當某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流及兩端電壓、電功率都增大。“并同”即某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都減小。再來觀察此題，滑動變阻器接入電路的電阻變小，因此串聯的電表示數變大，并聯的電表示數變小。因此就是I1和U減小，I2變大。

點撥 這種方法其實就是閉合歐姆定律的推廣與總結，實際上還是用歐姆定律解決問題。這種方法如果學生真正理解的話在解決此類問題時是非常快速準確的，但是當電路中電源內阻可以忽略或滑動變阻器限流接法時這一結論就不再適用了。

三、 判斷動態電路中比值的變化

這是一種很有創意的題型，也是動態電路中最注重思維方式的題型，相比較前兩種題型它的出現頻率不是很高，但是我看來這是另一種獨特的出題思路，可以開拓學生的思維，希望學生能夠引起重視。

例3 電路如圖所示，閉合開關后，四個理想電表的示數分別用I、U1、U2、U3表示，當滑動變阻器的滑片向下滑動時電表示數的變化量分別用ΔI、ΔU1、ΔU2、ΔU3表示，下列說法正確

的是（ ）

A. ΔU1/ΔI不變，U1/I不變

B. ΔU2/ΔI變大，U2/I變大

C. ΔU2/ΔI不變，U2/I變大

D. ΔU3/ΔI不變，U3/I變大

解析 本題中的變化量之間的比值大小是很難通過閉合電路歐姆定律分析出來的，我們可以直接寫出變量之間的函數關系式，通過數學的手段來解決。U1/I=R1，因此這個比值是一個定值，變化量的比值也同樣為一個定值。利用這種思想繼續列出表達式。U2=E-I（R1+r），而ΔU2/ΔI就是這個式子的斜率，也就是R1+r，是定值。U3=E-Ir，同理ΔU3/ΔI是r也是定值。而對于選項中后半部分也是利用關系式來進行判斷，就不在這里贅述。綜上選擇A、C、D。

點撥 本題中利用數學關系來求解的思想其實是物理學中很常用的思想，這也是物理和數學密不可分的一種體現，學生在對一道題無從下手時就可以考慮這種方法，往往會得到意想不到的效果，這也是物理的迷人之處。

文中從三種不同的題型來分析動態電路的出題方式并且給出了相應的解題方法，可以說涵蓋了絕大部分的情況，學生要充分理解閉合電路歐姆定律、串并聯的基本知識、電路部分基本公式等多重知識才能保證得分。

參考文獻：

[1]俞楊衛.例談動態電路問題分析解答[J].中學教學參考，2015（29）.

[2]王理想，劉健眾，王立新.創新思維巧解動態電路問題[J].物理通報，2014（9）.

作者簡介：

解賽飛，云南省大理白族自治州，云南省大理州祥云縣第四中學。