摘 要: 高中物理《恒定電流》一章中的電路動態(tài)分析問題,是高考的重點、熱點問題。如何準確地、迅速地解答這一類題呢?除了要弄懂整個電路的等效電路外,還應掌握處理這類題的方法。作者采用了四種方法分析電路的動態(tài)問題。
關鍵詞: 電路動態(tài)問題 直觀法 秩序法 極端法 特殊值法
1.直觀法
即直接應用“部分電路中U、I、R的關系”中的兩個結論,以及“閉合電路路端電壓與負載變化的關系”的結論來分析。
第一個結論:任一電阻R阻值增大(減小),必引起該電阻中電流I的減?。ㄔ龃螅┖驮撾娮鑳啥穗妷篣的增大(減?。矗篟?圯;R?圯。
第二個結論:任一電阻R阻值增大(減?。?,必將引起與之并聯(lián)的支路中電流I的增大(減?。┖团c之串聯(lián)的各電阻電壓U的減小(增大),即:R?圯;R?圯。
第三個結論:在閉合電路中,負載外電阻增大(減小)時,路端電壓也增大(減?。?。
例1:(2009年?廣東理科基礎)圖示是一實驗電路圖,在滑動頭由a端滑向b端的過程中,下列表述正確的是()
A.路端電壓變小
B.電流表的示數(shù)變大
C.電源內阻消耗的功率變小
D.電路的總電阻變大
析:當滑動頭由a向b滑時,電阻R減小,R和R的串聯(lián)電阻減小,故與它們并聯(lián)的R的電流就減小,?髿的示數(shù)變小。由于電阻R減小,接入電路的總電阻減小,因此路端電壓也減小。總電阻減小,總電流增大,電源內阻消耗的功率Ir增大。故本題的正確答案是A。
2.程序法
所謂程序法,基本思路是“局部→整體→局部”,即從阻值變化的局部入手,由串、并聯(lián)規(guī)律判斷R的變化,再由閉合電路的歐姆定律判斷I和U的變化情況,最后由部分電路歐姆確定各局部量的變化情況。具體程序如下:
R增大(減小)?圯R增大(減?。?圯I減小(增大)?圯U增大(減?。?圯I或U。
注意:在分支分析中,因電壓(電流)無法分析時需改用電流(電壓)來分析。
例2:(2010年?濟南市模擬)如圖所示,四個電表均為理想電表,當滑動變阻器滑動頭P向左端移動時,下面說法正確的是()
A.伏特表V的讀數(shù)減小,安培表A的讀數(shù)增大
B.伏特表V的讀數(shù)增大,安培表A的讀數(shù)減小
C.伏特表V的讀數(shù)減小,安培表A的讀數(shù)增大
D.伏特表V的讀數(shù)增大,安培表A的讀數(shù)減小
析:當滑動頭P向左端移動時R↑?圯R↑?圯I↓?圯(Ir)↓?圯U↑。因I減小,安培表A的讀數(shù)減??;R兩端的電壓U′減小。U=U+U′,則U增大,伏特表V增大。電阻R的電壓U等于伏特表V的示數(shù),故U增大,安培表A增大。因I=I+I,故I減小,即伏特表V減小。正確答案為B、C。
3.極端法
即因滑動變阻器滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。
例3:(2007年?寧夏理綜卷)在如圖所示的電路中,E為電流電源電動勢,r為電源內阻,R各R均為定值電阻,R為滑動變阻器。當R的滑動觸點在a端時合上開關S,此時三個電表 A1 、 A2 和V的示數(shù)分別為I、I和U?,F(xiàn)將R的滑動點向b端移動,則三個電表示數(shù)的變化情況是()
A.I增大,I不變,U增大
B.I減小,I增大,U減小
C.I增大,I減小,U增大
D.I減小,I不變,U減小
析:設R的滑動點滑到b端,則R被短路, A1 的示數(shù)為零,負載電阻減小,所以I減小,I增大,路端電壓U減小。
4.特殊值法
即對于滑動變阻器接成特殊的雙臂環(huán)路問題,可以采取代入特殊值去判定,從而找出結論。
例4:如圖所示,電源電動勢E=6.3V,內阻為r=0.5Ω,負載電阻R=2Ω,R=3Ω,滑動變阻器的最大值R=5Ω。當滑動變阻器的滑片P由左端A移到右端B的過程中,電路中安培表的示數(shù)如何變化?()
A.變大
B.變小
C.先變大后變小
D.先變小后變大
析:當滑片P向左移到R=3Ω時,R與R串聯(lián)的電阻為5Ω,R與R串聯(lián)的電阻也為5Ω,此時它們并聯(lián)電阻最大,總電流最小。所以安培表的示數(shù)應先變小后變大。故正確答案為D。
以上四種方法,希望能對年青教師及學生有借鑒、指導作用。
參考文獻:
?。?]呂印權主編.高考綠色通道.高三/《高考綠色通道》編寫組編.北京:中國致公出版社,2004.1.