動(dòng)態(tài)電路分析題解題技巧

劉沁 李愛(ài)華

解動(dòng)態(tài)電路題的關(guān)鍵是首先要明確電路中的“變量”與“不變量”。一般來(lái)說(shuō)電路中的“不變量”是指定值電阻的阻值和電源的電壓；“變量”是指電路中電流和用電器兩端的電壓。然后依據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路電流、電壓和電阻的規(guī)律在“變量”和“不變量”之間建立相應(yīng)的關(guān)系。總的原則是以“不變量”應(yīng)對(duì)“變量”，即以定值電阻和電源電壓為立足點(diǎn)建立關(guān)系從而來(lái)分析電路中的“變量”。

解題的一般步驟是：第一，先判斷電路的連接方式；第二，根據(jù)開(kāi)關(guān)閉合、斷開(kāi)狀態(tài)或滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)，判斷出電路中總電阻的變化情況；第三，利用電源電壓不變的條件和歐姆定律判斷出電路中總電流的變化情況；第四，根據(jù)電路特點(diǎn)，明確電流表、電壓表測(cè)量的是哪部分電路中的電流和電壓，從而判斷出電表示數(shù)變化情況。下面舉例分析。

例1 （2022·山東·威海）公路檢查站的地磅可以檢測(cè)貨車是否超載。圖1是某種地磅的工作原理圖，滑片P可在豎直放置的電阻R上滑動(dòng)，當(dāng)貨車質(zhì)量增大時(shí)，電表示數(shù)隨之增大，由電表改裝成的顯示器的示數(shù)也增大。下列說(shuō)法正確的是（ ）。

A. 接線柱“1”應(yīng)與“3”連接

B. 顯示器由電壓表改裝而成

C. 若貨車質(zhì)量增大，則電阻R0兩端電壓增大

D. 為了節(jié)約電能，電阻R0可以去掉

解析：顯示器由電表改裝而成，電表與R0串聯(lián)在電路中，所以顯示器是由電流表改裝而成的。當(dāng)貨車質(zhì)量增大時(shí)，滑片P在豎直放置的電阻R上向下滑動(dòng)，電流表示數(shù)隨之增大，則電路中的電阻變小，接入電路中的電阻絲的長(zhǎng)度變短，則接線“1”應(yīng)與“3”連接，故 A正確，B錯(cuò)誤。若貨車質(zhì)量增大，滑片P向下滑動(dòng)，電阻R變小，根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理，電阻R兩端分得的電壓變小，則電阻R0兩端電壓增大，故C正確。當(dāng)貨車質(zhì)量足夠大時(shí)，滑片P滑到R的最下端時(shí)，電阻R沒(méi)有接入電路，如果去掉R0，則會(huì)導(dǎo)致電流表直接接在電源兩極上，這是不允許的，即R0起到保護(hù)電路的作用，故D錯(cuò)誤。故選 AC。

點(diǎn)評(píng)：解題關(guān)鍵是根據(jù)電表與電阻R的連接方式來(lái)判斷電表種類。

例2 （2022·四川·成都）如圖2，電源電壓U = 5 V，定值電阻R1 = 10 Ω，R2 = 20 Ω，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為20 Ω，電壓表的量程為3 V，電流表的量程為0.6 A。

（1）開(kāi)關(guān)S1、S2、S3均閉合時(shí)，求電路消耗的總功率；

（2）S1閉合，S2、S3斷開(kāi)，為保證電路元件安全，求滑動(dòng)變阻器R能接入電路的阻值范圍。

解析：（1）S1、S2、S3均閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)，滑動(dòng)變阻器R、電壓表、電流表被短路，電源電壓U = 5 V，電路中定值電阻R1 = 10 Ω，R2 = 20 Ω，由并聯(lián)電路中[1R總=1R1+1R2]，即可得出[R總=R1R2R1+R2=10 Ω×20 Ω10 Ω+20 Ω=203Ω]，

電路消耗的總功率[P=U2R總=5V2203Ω=3.75 W]。

（2）S1閉合，S2、S3斷開(kāi)時(shí)，R1與滑動(dòng)變阻器R串聯(lián)，電壓表測(cè)量滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R接入電阻為0 Ω時(shí)，電路中總電阻最小，電路中的電流最大，此時(shí)電路中的電流為Imax = [UR1=5 V10 Ω=0.5 A<0.6 A]。由以上分析可知，電路中電流最大時(shí)并未超過(guò)電流表的量程，故滑動(dòng)變阻器阻值可選取的最小值為Rmin = 0 Ω。根據(jù)串聯(lián)電路中的電阻分壓原理，滑動(dòng)變阻器的電阻越大，其兩端電壓越大，電壓表的示數(shù)也就越大，但電壓表由于量程限制，最大示數(shù)只能到3 V，此時(shí)是滑動(dòng)變阻器達(dá)到電路安全允許的最大值，根據(jù)串聯(lián)電路中電源兩端電壓等于各用電器兩端電壓之和U = U1 + U滑，可知當(dāng)滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓達(dá)到電壓表的量程Umax = 3 V時(shí)，定值電阻R1兩端電壓最小，此時(shí)電路中電流最小為Imin = [U1R1=U-UmaxR1=5 V-3 V10 Ω=0.2 A]。由以上分析可知，當(dāng)Imin = 0.2 A時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的阻值最大，滑動(dòng)變阻器接入電路中的最大阻值為[Rmax=UmaxImin=3 V0.2 A=15 Ω]，滑動(dòng)變阻器R的最大阻值為20 Ω，所以可以取到15 Ω。綜上可得滑動(dòng)變阻器R能接入電路的阻值范圍是0～15 Ω。

點(diǎn)評(píng)：解動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題時(shí)，首先要弄清動(dòng)態(tài)電路中的串、并聯(lián)，如果電路中存在電表，還需要確定電表所測(cè)的對(duì)象；其次要根據(jù)開(kāi)關(guān)的開(kāi)閉或滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)，確定電路的具體變化，可以畫出等效電路，標(biāo)注已知量和未知量；最后要根據(jù)電路中不變的量結(jié)合歐姆定律和電學(xué)基本三量（電流、電壓、電阻）的關(guān)系等解答問(wèn)題。

（作者單位：江蘇省阜寧縣明達(dá)初級(jí)中學(xué)）