谈闭合电路的动态分析
何文斌
(武功县综合高中 陕西 武功 712200)
摘要: 闭合电路的动态分析这类问题是历年高考的热点,亦是学生学习中的难点. 本文在此提供五种
分析方法,以便提高分析这类问题的能力.
关键词: 高考 闭合电路 动态分析 方法
闭合电路的动态分析是根据欧姆定律及串并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而引起整个电路中各部分电学量变化的情况,这类问题是历年高考的热点,亦是学生学习中的难点. 本文在此提供五种分析方法,供大家参考.
一.程序法
基本思路:部分——整体——部分,即由阻值变化的部分入手,由串并联规律判断R 总
变化情况,再由闭合电路欧姆定律判断I 总和U 端的变化情况,最后再由部分电路的欧姆定律判断各部分的变化情况. 关键是抓住电源的E ,r 不变,灵活应用闭合电路的欧姆定律和串并联电路的基本特点.
一般应遵循以下原则:
(1)先根据欧姆定律分析电阻值不变的部分电路
(2)再根据串并联电路的特点分析变化部分电路,若变化部分电路与邻近电路相串联则宜从电流入手去判断,若变化部分电路与邻近电路相并联,则宜从电压入手去判断.
【例1】 如图1所示电路中,当滑动变阻器的滑动头向上移动时,下列结论正确的是( )
A. 电压表示数增大,电流表示数减小; B. 电压表和电流表示数都增大; C. 电压表示数减小,电流表示数增大;
D. 电压表和电流表示数都减小.
解析:电路由两部分串联而成,一部分是R 1,阻值不变,另一
部分是R 2、R 3并联而成,滑动头向上移动R 3增大,导致整个外电路电阻增大,从而I 减小U 增大,即○V 增大,由U=IR1而知U 1减小,由U 2=U3=U-U1知U 2=U3增大,由I 2=U2/R2得I 2增大,由I 3=I -I 2得I 3减小,即○A 减小. 应选A.
二.结论法
电路中有一个电阻发生变化时(电源内阻r ‡0,变阻器阻值线性变化) ,电阻上的电流电 压和电功率都相应的变化,变化遵循“串反并同”规律. 即: (1) 串联相反法则:当某一电阻值增大时与该电阻串联的用电器电流电压和电功率减 小,即变化相反. (2) 并联相同法则:当某一电阻值增大时与该电阻并联的用电器电流电压和电功率增 大,即变化相同.
【例2】如图2所示电路,当滑动变阻器的滑动触点向b 端滑动时( ) A .伏特表V 读数增大,安培表A 示数减小 B .伏特表V 读数安培表A 示数都增大
1 / 3
C .伏特表V 读数安培表A 示数都减小
D .伏特表V 读数减小,安培表A 示数增大
解析: 滑动触点向b 滑动,R 3增大,与之串联的 安培表示数减小,与之并联的伏特表的读数增大,选A
三.极端假设法
对于电路中含有滑动变阻器的分析,当其具有单调的变化 ,可将滑片分别滑到两个极端去考虑,这样复杂问题就会简单化,从而避免了复杂的过程分析和繁琐的数字运算,使主要矛盾突出.
【例3】如图3所示,当滑动变阻器R 2的滑动头k 向左滑动时各电表示数的变化是( ) A. A 1增大 B. A 2减小 C. V 1减小 D. V 2增大
解析:将A 1、A 2视为短路,V 1、V 2视为断路, 当k 滑至最左端时,R 2、R 3 全部被短路,电路总 电阻最小,表示干路电流A 1增大,A 2中无电
流通过,路端电压的V 1减小,R 1的电压V 2增大, 所以ABCD 均正确.
四.图像法
阻变化图像分析. 【例4】如图4所示,三只灯泡电阻均为R 与电动势均为E 阻为r (r
解析:电源的输出功率随外电阻变化的关系如图5所 示,当k 位于变阻器中央时,外电阻大于内阻,输出功率P
向上侧滑动还是向下侧滑动,外电阻均减小,但恒大于内阻,输出功率均增大,所以应选D. 五.等效法
任何一个线性有源二端网络都可以用一个等效电源来代替,这个等效电源的电动势E ’等于网络两端引出端开
始时的路端电压U ,即E ′=U,等效电源的内阻r 则等于
网络开路时两引出端所呈的电阻ΣR ,即r ′=ΣR ,运用等效电源,可以使一个复杂的问题变得简单,尤其是在只需
要研究电路中一个支路中电压电流和电功率时,其优点就格外突出.
【例5】如图6所示电路中,当变阻器R 3的滑动头向 2 / 3
上端移动时( )
A .电压表示数变大,电流表示数变小 B .电压表示数变小,电流表示数变大
C .电压表示数变大,电流表示数变大 D .电压表示数变小,电流表示数变小
解析:图6电路可等效为图7,明显当滑动头向上滑动
时,R 3接入电路中电阻变小,总电阻变小,总电流变大,
通过电流表的电流变大,等效内电压变大,而外电压变小,电压表两端电压变小,选B.
以上介绍的五种方法,读者在实际问题中可灵活运用,以便提高分析问题的能力.
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谈闭合电路的动态分析
何文斌
(武功县综合高中 陕西 武功 712200)
摘要: 闭合电路的动态分析这类问题是历年高考的热点,亦是学生学习中的难点. 本文在此提供五种
分析方法,以便提高分析这类问题的能力.
关键词: 高考 闭合电路 动态分析 方法
闭合电路的动态分析是根据欧姆定律及串并联电路的性质来分析电路中某一电阻变化而引起整个电路中各部分电学量变化的情况,这类问题是历年高考的热点,亦是学生学习中的难点. 本文在此提供五种分析方法,供大家参考.
一.程序法
基本思路:部分——整体——部分,即由阻值变化的部分入手,由串并联规律判断R 总
变化情况,再由闭合电路欧姆定律判断I 总和U 端的变化情况,最后再由部分电路的欧姆定律判断各部分的变化情况. 关键是抓住电源的E ,r 不变,灵活应用闭合电路的欧姆定律和串并联电路的基本特点.
一般应遵循以下原则:
(1)先根据欧姆定律分析电阻值不变的部分电路
(2)再根据串并联电路的特点分析变化部分电路,若变化部分电路与邻近电路相串联则宜从电流入手去判断,若变化部分电路与邻近电路相并联,则宜从电压入手去判断.
【例1】 如图1所示电路中,当滑动变阻器的滑动头向上移动时,下列结论正确的是( )
A. 电压表示数增大,电流表示数减小; B. 电压表和电流表示数都增大; C. 电压表示数减小,电流表示数增大;
D. 电压表和电流表示数都减小.
解析:电路由两部分串联而成,一部分是R 1,阻值不变,另一
部分是R 2、R 3并联而成,滑动头向上移动R 3增大,导致整个外电路电阻增大,从而I 减小U 增大,即○V 增大,由U=IR1而知U 1减小,由U 2=U3=U-U1知U 2=U3增大,由I 2=U2/R2得I 2增大,由I 3=I -I 2得I 3减小,即○A 减小. 应选A.
二.结论法
电路中有一个电阻发生变化时(电源内阻r ‡0,变阻器阻值线性变化) ,电阻上的电流电 压和电功率都相应的变化,变化遵循“串反并同”规律. 即: (1) 串联相反法则:当某一电阻值增大时与该电阻串联的用电器电流电压和电功率减 小,即变化相反. (2) 并联相同法则:当某一电阻值增大时与该电阻并联的用电器电流电压和电功率增 大,即变化相同.
【例2】如图2所示电路,当滑动变阻器的滑动触点向b 端滑动时( ) A .伏特表V 读数增大,安培表A 示数减小 B .伏特表V 读数安培表A 示数都增大
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C .伏特表V 读数安培表A 示数都减小
D .伏特表V 读数减小,安培表A 示数增大
解析: 滑动触点向b 滑动,R 3增大,与之串联的 安培表示数减小,与之并联的伏特表的读数增大,选A
三.极端假设法
对于电路中含有滑动变阻器的分析,当其具有单调的变化 ,可将滑片分别滑到两个极端去考虑,这样复杂问题就会简单化,从而避免了复杂的过程分析和繁琐的数字运算,使主要矛盾突出.
【例3】如图3所示,当滑动变阻器R 2的滑动头k 向左滑动时各电表示数的变化是( ) A. A 1增大 B. A 2减小 C. V 1减小 D. V 2增大
解析:将A 1、A 2视为短路,V 1、V 2视为断路, 当k 滑至最左端时,R 2、R 3 全部被短路,电路总 电阻最小,表示干路电流A 1增大,A 2中无电
流通过,路端电压的V 1减小,R 1的电压V 2增大, 所以ABCD 均正确.
四.图像法
阻变化图像分析. 【例4】如图4所示,三只灯泡电阻均为R 与电动势均为E 阻为r (r
解析:电源的输出功率随外电阻变化的关系如图5所 示,当k 位于变阻器中央时,外电阻大于内阻,输出功率P
向上侧滑动还是向下侧滑动,外电阻均减小,但恒大于内阻,输出功率均增大,所以应选D. 五.等效法
任何一个线性有源二端网络都可以用一个等效电源来代替,这个等效电源的电动势E ’等于网络两端引出端开
始时的路端电压U ,即E ′=U,等效电源的内阻r 则等于
网络开路时两引出端所呈的电阻ΣR ,即r ′=ΣR ,运用等效电源,可以使一个复杂的问题变得简单,尤其是在只需
要研究电路中一个支路中电压电流和电功率时,其优点就格外突出.
【例5】如图6所示电路中,当变阻器R 3的滑动头向 2 / 3
上端移动时( )
A .电压表示数变大,电流表示数变小 B .电压表示数变小,电流表示数变大
C .电压表示数变大,电流表示数变大 D .电压表示数变小,电流表示数变小
解析:图6电路可等效为图7,明显当滑动头向上滑动
时,R 3接入电路中电阻变小,总电阻变小,总电流变大,
通过电流表的电流变大,等效内电压变大,而外电压变小,电压表两端电压变小,选B.
以上介绍的五种方法,读者在实际问题中可灵活运用,以便提高分析问题的能力.
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