電路變化案例分析

在初中物理的電學習題中，經常會遇到這樣一類問題:電源電壓不變，由于可變電阻阻值變化，或者說某個開關閉合或斷開引起阻值變化，然后讓你判斷電路的電流、各電阻兩端的電壓以及電流表、電壓表的示數怎樣變化。學生對這樣的問題感到非常棘手，其實這是有規律可循的。首先弄清電路的串、并聯關系，然后根據電壓、電阻、電流間的變化關系，在尋找變量的同時，要注意哪些是不變的物理量，便可以順利解決問題。下面我們就幾個案例進行分析。

一、開關的斷開或閉合引起電路中電學物理量的變化

1.串聯電路中開關的斷開或閉合引起的變化

在分析電路時，首先要對電路進行分析和判斷。由于電路中電路元件較多，所以，在分析、判斷電路時，元件越少越好。那么電路中開關的斷開、閉合以及電流表和電壓表如何處理呢?

開關的斷開:看成斷路，將這一部分去掉。開關的閉合:看成導線。

電流表由于電阻較小，看成導線。電壓表由于電阻較大，電流很難通過，看成開路，將這一部分去掉。

例1.在如圖(圖略)所示的電路中，將開關K閉合，則電流表的示數將，電壓表的示數將(均填“變大”“變小”或“不變”)。

分析:在開關尚未閉合前，兩個電阻組成串聯電路。電壓表測量R1兩端的電壓，開關K閉合后，電阻R2被局部短路，電壓表變成測量電源兩端的電壓了，因此電壓表的示數將變大。在開關尚未閉合前，電流表測量的是串聯電路的電流值，由于此時電阻較大，故電流較小;開關K閉合后，電阻R2被局部短路，電路中的電阻只有R1了，因此電流表的示數將變大。

2.并聯電路中開關的斷開或閉合引起的變化

例2.在圖中(圖略)，燈泡L1和燈泡L2是 聯連接的。當開關K斷開時，電壓表的示數將________;電流表的示數將_________(選填“增大”“不變”或“減小”)。

分析:本題的難度首先在電路的識別，我們可以將電流表看作導線，將電壓表拿去，就容易看出這個電路是“并”聯電路。電流表是串聯在小燈L1的支路中的，所以開關閉合時，電流表的示數從0變到有讀數，應該選填“增大”。電壓表是測量電源電壓，而且不受開關控制，所以示數“不變”。

二、滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學物理量的變化

串聯電路中滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化。

例3.如圖(圖略)，是典型的伏安法測電阻的實驗電路圖，當滑片P向右移動時，請你判斷A表和V表的變化。

分析:P右移→R2增大→R總增大→I減小→A表減小。

R1不變→IR1減小→U1減小→V表減小。

(判斷V表的變化還可以根據串聯電路的分壓原理來分析:R2增大→U2增大→U1減小→V表減小)。

擴展:根據串聯電路的特點，滑動變阻器R2兩端的電壓U2將增大。

推論:如果滑動變阻器R2足夠大，當滑片P向右一直滑動時，電阻將不斷增大，那么U2將不斷增大，U1將不斷減小，I將不斷減小。假設R2無限大，這時U2將增大到電源電壓，U1將變為0，I也將變為0，這時的電路就相當于斷路。這就是用電壓表來判斷電路斷路和短路的道理。

例4.如圖(圖略)，當滑片P向左移動時，A表和V表將如何變化。

分析:首先要確定電路的類型，此電路屬于串聯電路還是并聯電路。我們可以將電流表簡化成導線，將電壓表簡化成斷開的開關或干脆拿掉。此時可以容易地看出，這是一個串聯電路。而且發現滑動變阻器的滑片已經懸空，滑動變阻器接成了定值電阻，所以A表示數不變。

綜上所述，我們分析此類問題時，應從“局部→整體→局部”這一“不變”的原則來應對“萬變”的電路變化，我們應緊緊把握哪些物理量不變，并以此為切入點，然后在分析問題的過程中運用邏輯推理的方法，使這一問題像做“多米諾骨牌”游戲一樣，前一個扣倒后一個，后一個再扣倒后一個，如此下去，其中體現了邏輯的美感，但這種美感是建立在縝密的思考過程與嚴謹的定性計算的基礎上，因此要求學生有寬闊的視野和扎實的基本功。

作者單位:江蘇省寶應縣望直港鎮中心初級中學