動態(tài)電路類型題分析

1、動態(tài)電路類型題分析電路動態(tài)分析題是初中物理學(xué)習(xí)過程中的一個難點， 也是初中物 理學(xué)習(xí)過程中的一個重點，在各類考試中，該類題目出現(xiàn)的幾率都比 較高.1 類型一般認為電路中，電源電壓恒定不變.這就使我們在進行物理電 路動態(tài)分析時，可以根據(jù)電路動態(tài)變化的原因，將問題簡單劃分為兩 類：第一類是電路結(jié)構(gòu)變化，主要是由于開關(guān)的通、斷造成電路的變化.當(dāng)開關(guān)處在不同狀態(tài)時，由于斷路和短路，接入電路中的用電 器，及其用電器之間的連接方式一般要發(fā)生變化，因此首先要在原電路的基礎(chǔ)上畫出各種情況下的實際電路.改畫時要根據(jù)電流的實際情 況，運用“拆除法”.拆除法要求：（1）去掉被斷路的元件；（2）去 掉已被短路的元件；

2、（3）用“去表法”去表，其原則是“電壓表處是 斷路，電流直過電流表”.在去掉電壓表時，要分析電壓表讀出來的 是哪部分電路兩端的電壓，可用等效電路法畫出等效電路圖，分析流過固定電阻的電流或其兩端的電壓變化.2 例題例1如圖1所示電路.電源電阻不能忽略，R1阻值小于變阻器R 的總阻值（R1?0）.當(dāng)滑動變阻器的滑片P停在變阻器的中點時，電 壓表V的示數(shù)為U,電流表A的示數(shù)為I.則當(dāng)滑片P向A端移動的全第1頁共6頁過程中A.電壓表的示數(shù)總小于UB.電流表的示數(shù)總大于IC.電壓表的示數(shù)先增大后減小D.電流表的示數(shù)先減小后增大解析 此題電路的結(jié)構(gòu)是滑動變阻器 AP部分電阻與R1串聯(lián)再與 BP部分電阻并聯(lián)

3、，這并聯(lián)電路再與 R2串聯(lián)，對于左端的并聯(lián)電路， 由于兩支路電路之和一定，當(dāng)兩支路電阻阻值相等時，并聯(lián)電路總阻 值最大.所以當(dāng)滑動端P向上移動的過程中，并聯(lián)電路的總阻值 R并 總也是先增大后減小（注意開始時 P位于R中點；R1?0且小于R）, 電路中的總電阻R總先增大后減小，則電路中總電流I總先減小后增 大；路端電壓U總是先增大后減小，即電壓表測定的電壓先增大后減 小，所以選項C正確.電流表測定的是滑動端P與A端電阻與R1串聯(lián) 支路的電流.當(dāng)P向A端移動時，電路中總電流先變小，所以R2兩端 電壓變小，但路端電壓先變大，所以并聯(lián)電路兩端電壓變大，而 R1 支路的電阻變小，因此通過電流表的示數(shù)增大

4、；當(dāng)P向A端移動電路 中總電阻開始變小后，電路中總電流變大，R2兩端電壓變大，但路端電壓變小，所以并聯(lián)電路兩端電壓變小，看滑動端P與B端的電阻， 其阻值增大，所以通過其電流變小，但由于總電流增大，通過電流表 的電流為總電流與PB端通過電流的差值，所以電流表的示數(shù)仍要增 大，也就是說電流表的示數(shù)總大于I,故選項B正確.第二類是滑動變阻器移動變化，可以通過采用極值（兩端或中第2頁共6頁 點或特殊點）方法化動態(tài)為靜態(tài).滑動變阻器的此類型問題的解題關(guān) 鍵是：（1）弄清滑動變阻器原理，滑片滑動時電阻是變大還是變小； （2）弄清物理量是否變化，一般來說，電源的電壓，定值電阻的阻 值是不變，其它的物理量都是

5、變化的；（3）弄清電壓表示數(shù)表示的是 哪一個電器兩端的電壓再結(jié)合電路規(guī)律解題.例2如圖2所示的電路中，電源兩端電壓不變，電流表和電壓 表選擇的量程分別為00.6 A和03 V.閉合開關(guān)S,在滑動變阻器 滑片P從一端移動到另一端的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)均可達 到各自的最大測量值（且不超過量程），在上述過程中，電阻R1消耗 的最大電功率與最小電功率之比為 9： 1.則當(dāng)滑片P移至滑動變阻器 的中點時，電路消耗的電功率為 W.解析 由題意可知，這是由一個電阻和一個滑動變阻器組成的串 聯(lián)電路.串聯(lián)電路的特點是流過各個電阻的電流相等，各個電阻的電 壓、電功率之比等于電阻大小之比.閉合開關(guān)S,當(dāng)P位

6、于最左端時，滑動變阻器接入電路的電阻為 零，這時相當(dāng)于電阻R1直接接在電源的兩端，構(gòu)成一個電阻 R的電 路.此時電路中的電流最大為 0.6 A ,根據(jù)歐姆定律表示出電源電壓 U=IR=0.6R,從而知道R所消耗的最大電功率P 最大=I2R=0.36 R （1）當(dāng)P移到最右端時，滑動變阻器的阻值全部接入電路，滑動變阻器兩端的電壓最大為3 V,根據(jù)串聯(lián)電路的特點求出電路中電阻R兩端的電壓為第3頁共6頁UR=U-U 滑=0.6R-3 V 再由歐姆定律表示出電路中的電流為I最小=URR=0.6R-3R（3）得出定彳1電阻R1所消耗的最小電功率.定值電阻R所消耗的最小 電功率為P 最小=（I 最小）2R

7、= （0.6R-3R） 2R （4）再根據(jù)最大功率、最小功率之間的關(guān)系為9 ： 1,聯(lián)立（1）、（4）, 得R=7.5 Q.即可求出電源的電壓 U=IR=0.6 R=4.5 V,由式得滑 動變阻器的最大阻值R滑=15Q,根據(jù)電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律求 出滑片P移至滑動變阻器中點時電路中的電流I=UR+R 滑=4.5 V7.5 Q+7.5 Q=0.3 A,再根據(jù)P=UI求出電路消耗的電功率P=UI=4.5 VX0.3 A=1.35 W.注：本題考查了串聯(lián)電路的特點和歐姆定律、電功率的計算，關(guān) 鍵是能確定出電路中滑動變阻器的阻值最小時電流表的示數(shù)最大，滑動變阻器接入電路的阻值最大時電壓表的示數(shù)最大

8、，然后分別列出兩種情況下的電功率，根據(jù)比值列出方程.例3如圖3所示電路，電源兩端電壓保持不變，燈 L標(biāo)有“6 V 6 W 字樣.只斷開開關(guān)S1時，電壓表的示數(shù)為U;只I合S1時，電 流表的示數(shù)為I ;開關(guān)全斷開時，電壓表的示數(shù)為 U',電流表的示 數(shù)為I ',燈L的實際功率為1.5 W.已知：U ： U' =7 ： 5, I ： I ' =2 ： 1, 不考慮燈絲電阻RL的變化.求：（1）定值電阻R2的電阻值；（2）電第4頁共6頁路消耗的最大功率解析 由于本題較復(fù)雜，先畫出開關(guān)閉合、斷開時的等效電路圖如圖4甲、乙和丙，再根據(jù)每個電路圖的特點列出關(guān)系式.(1)根據(jù)

9、R=U2P吉合銘牌求出燈泡的電阻，根據(jù)電源的電壓不變結(jié)合圖4乙、圖4丙中電流表的示數(shù)求出三電阻之間的關(guān)系； 根據(jù) 電源的電壓不變可知圖甲中電壓表的示數(shù)和圖丙中電源的電壓相等，根據(jù)歐姆定律結(jié)合電壓表的示數(shù)求出 R2的阻值，進一步求出R1的阻 值.(2)根據(jù)P=I2R求出圖4丙中電路的電流，根據(jù)歐姆定律求出 電源的電壓；根據(jù)P=U2R.可知，只斷開開關(guān)S2時，電路中的電阻最小、電路消耗的功率 最大，進一步根據(jù)電功率公式求出其大小.解 只斷開S1、只閉合S1和開關(guān)都斷開時，等效電路分別如圖4 甲、乙和丙所示.因為燈絲電阻不變，所以 RL=U2LPL=6 V 6 V6 W=6 Q.由圖4乙、丙，因為電

10、源電壓不變，所以 II ' =R1+RL+R2RL+R2=21所以 R1=RL+R2由圖4丙，因為UU =R1+RL+R2R1+RL=2RL+2RLR2+2R L=75所以 R2=43RL=43 6 Q =8 Q ,第5頁共6頁所以 R1=RL+R2=6Q +8 Q=14 Q,因為 I ' =RL RL=1.5 W6 Q=0.5 A ,所以 U=r (R1+RL+R2=0.5 AX (14 Q+6 Q+8 Q) =14 V.當(dāng)只斷開開關(guān)S2時，電阻R2單獨接入電路，電路消耗電功率最 大P2=U2R2=14 V 14 V8 Q=24.5 W.此類題目尤其是最后一個例題，這樣的電學(xué)壓軸大題有三個難點： 一是根據(jù)題目的幾種狀態(tài)畫出相應(yīng)的電路圖； 二是根據(jù)題目的已知條 件選擇相應(yīng)的公式和原理(比