動(dòng)態(tài)電路分析題探究

徐希坤

題型分析

動(dòng)態(tài)電路分析題是初中物理電學(xué)部分的重要考查內(nèi)容之一，一般分為以下兩種類(lèi)型。

一、開(kāi)關(guān)通斷引起的電路變化問(wèn)題

解決這類(lèi)問(wèn)題的一般方法是：

（1）分析出控制變化的開(kāi)關(guān)閉合前后電路結(jié)構(gòu)所發(fā)生的變化，弄清不同情況下連入電路中電路元件的連接方式，及各種電表測(cè)量的是哪部分的電流和電壓。

（2）分析電路變化時(shí)各部分電阻、電流、電壓等物理量的變化情況。

（3）運(yùn)用學(xué)過(guò)的歐姆定律、串聯(lián)、并聯(lián)電路的特點(diǎn)進(jìn)行分析，弄清相關(guān)聯(lián)的物理量及已知量的關(guān)系，尋找求解的方法，準(zhǔn)確判定電壓表和電流表的示數(shù)變化。

二、滑動(dòng)變阻器阻值變化引起的電路變化問(wèn)題

解答此類(lèi)題時(shí)，首先要看清電路結(jié)構(gòu)，明確用電器的連接方式，弄清是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路。接下來(lái)的一般方法是：

1. 串聯(lián)電路中的動(dòng)態(tài)變化

（1）判斷電流表、電壓表所測(cè)的對(duì)象；

（2）根據(jù)滑動(dòng)變阻器的滑片移動(dòng)情況及串聯(lián)電路電阻特點(diǎn)R總 = R1 + R2，判斷總電阻的變化情況；

（3）根據(jù)I總 = [U總R總]判斷電流的變化情況；

（4）根據(jù)U1 = I1R1 判斷定值電阻兩端電壓的變化情況；

（5）根據(jù)串聯(lián)電路電壓特點(diǎn)U總 = U1 + U2，判斷滑動(dòng)變阻器兩端的電壓變化情況。

注意：根據(jù)U1∶U2 = R1∶R2且U總 = U1 + U2（U總不變），可快速判斷若R1增大則U1增大，反之亦然。

2. 并聯(lián)電路中的動(dòng)態(tài)變化

在并聯(lián)電路中分析電表示數(shù)變化時(shí)，由于并聯(lián)電路各支路兩端的電壓和電源電壓相等，所以應(yīng)先考慮電壓表的示數(shù)不變。又因?yàn)椴⒙?lián)電路各支路相互獨(dú)立，互不影響，可根據(jù)歐姆定律分別判斷各支路中電流的變化，再根據(jù)I總 = I1 + I2分析出干路中電流的變化，關(guān)鍵是要分清電表所測(cè)的對(duì)象。

考題再現(xiàn)

例1 （2023·遼寧·沈陽(yáng)）（多選）如圖1，電源兩端電壓保持不變，閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（______）。

A. 電流表A的示數(shù)不變，電壓表V2的示數(shù)變小

B. 電壓表V1的示數(shù)變小，電壓表V2的示數(shù)不變

C. 電流表A的示數(shù)變小，電阻R1的電功率變大

D. 電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值變大

解析：本題考查串聯(lián)電路的規(guī)律及歐姆定律和電功率公式的運(yùn)用，解題關(guān)鍵是對(duì)電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。由電路圖可知，兩電阻串聯(lián)，電壓表V1測(cè)R1兩端電壓，V2測(cè)電源電壓，電流表測(cè)電路的電流。在滑動(dòng)變阻器的滑片P向右移動(dòng)的過(guò)程中，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻變大，由串聯(lián)電路電阻的規(guī)律可知，電路的總電阻變大，由歐姆定律可知，電流表示數(shù)變小。根據(jù)U = IR可知，R1的電壓變小，即V1的示數(shù)變小。由于V2測(cè)電源電壓，故其示數(shù)不變。因電路的電流變小，根據(jù)P = I2R可知，電阻R1的電功率變小，故B正確，A、C錯(cuò)誤。根據(jù)歐姆定律可知，電壓表V2的示數(shù)與電流表A的示數(shù)的比值為串聯(lián)電路的總電阻，所以該比值變大，故D正確。

答案：BD

例2 （2023·遼寧·本溪、遼陽(yáng)、葫蘆島）如圖2所示電路，閉合開(kāi)關(guān)，在滑動(dòng)變阻器的滑片由右向左最大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（______）。

A. 電流表A1示數(shù)不變

B. 電壓表V示數(shù)變小

C. 電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差變小

D. 電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的乘積變大

解析：本題考查了并聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的應(yīng)用，解題關(guān)鍵是對(duì)電路串并聯(lián)的辨別和電表所測(cè)電路元件的判斷。

由電路圖可知，燈泡與滑動(dòng)變阻器并聯(lián)，電流表A1測(cè)干路電流，電流表A2測(cè)燈泡支路的電流，電壓表測(cè)電源的電壓。閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器的滑片從右向左移動(dòng)的過(guò)程中，由于電源電壓不變，所以電壓表示數(shù)不變，故B錯(cuò)誤。滑片向左移動(dòng)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻變小，根據(jù)歐姆定律可知，通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變大，由于電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差就是通過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流，所以電流表A1示數(shù)與電流表A2示數(shù)之差變大，故C錯(cuò)誤。由于并聯(lián)電路各支路互不影響，所以通過(guò)燈泡的電流不變，電流表A2示數(shù)不變；根據(jù)并聯(lián)電路的電流規(guī)律可知，干路中的電流變大，電流表A1示數(shù)變大，故A錯(cuò)誤。電壓表示數(shù)不變，電流表A1示數(shù)變大，則電壓表V示數(shù)與電流表A1示數(shù)的乘積變大，故D正確。

答案：D

方法歸納

動(dòng)態(tài)電路分析的關(guān)鍵是“化動(dòng)為靜”，即畫(huà)出等效電路圖，再結(jié)合串、并聯(lián)電路特點(diǎn)及歐姆定律就能解決這類(lèi)問(wèn)題。

分析方法：

第一步，簡(jiǎn)化電路（識(shí)別電路、確定電路類(lèi)型）；第二步，判斷電表測(cè)定位置；第三步，動(dòng)態(tài)分析（關(guān)鍵是電阻的變化）。

解題方法：從滑動(dòng)變阻器電阻變化、開(kāi)關(guān)閉合前后電阻變化的局部入手，用歐姆定律公式分析整體電流的變化，再回到局部研究部分電壓變化，即“局部—整體—局部”。

注意：抓住題中不變的量，如電源電壓不變，定值電阻阻值不變，一般情況下燈泡電阻不變。

變式訓(xùn)練

1. 如圖3所示的電路，只閉合開(kāi)關(guān)S1，將滑動(dòng)變阻器滑片從最右端向左移動(dòng)至中點(diǎn)，燈泡L的亮度將____________（填“變亮”“變暗”或“不變”）。保持滑片位置不動(dòng)，再閉合開(kāi)關(guān)S2，電壓表示數(shù)____________，電流表示數(shù)____________。（以上兩空均填“變大”“變小”或“不變”）。

2. 計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)內(nèi)裝有自動(dòng)控制傳感器，其工作原理電路如圖4所示。物體M在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)時(shí)，可帶動(dòng)與之相連的滑動(dòng)變阻器滑片P左右移動(dòng)，電壓表示數(shù)變化可反映出物體M移動(dòng)的距離。當(dāng)物體M向右移動(dòng)時(shí)（______）。

A. 電流表示數(shù)不變，電壓表示數(shù)變小

B. 電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變大

C. 電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的比值變大

D. 電壓表示數(shù)和電流表示數(shù)的比值不變

答案：1. 變亮 變小 變大 2. C

（作者單位：錦州市實(shí)驗(yàn)學(xué)校）