淺探中考電學(xué)專題復(fù)習(xí)中的電路分析思路

串聯(lián)、并聯(lián)電路是初中階段電學(xué)部分的基礎(chǔ)電路，無(wú)論看起來(lái)多復(fù)雜無(wú)序的電路，都是有一定的分析思路及解題規(guī)律的。如何從既接有測(cè)量物理量的電壓表、電流表又接有能改變電路物理量的滑動(dòng)變阻器且看似復(fù)雜的電路里判斷出元件的連接情況，是學(xué)生學(xué)習(xí)電學(xué)的難點(diǎn)，特別是動(dòng)態(tài)電路。動(dòng)態(tài)電路主要的特點(diǎn)有：（1）通過(guò)開關(guān)的閉合或斷開引起電路的變化；（2）通過(guò)滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置變化引起電路的變化。不管電路發(fā)生了怎樣的變化，我們都應(yīng)該遵循電學(xué)電路分析的基本規(guī)則：（1）如果電路中連接有電壓表，我們可以把電壓表所在的電路看成斷路（因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻比較大，在初中階段可以認(rèn)為通過(guò)電壓表的電流為0）；（2）如果電路中連接有電流表，則可以把這處電路看成一段導(dǎo)線（因?yàn)殡娏鞅淼膬?nèi)阻比較小，對(duì)電流幾乎沒(méi)有阻礙作用）；（3）如果電路中接有滑動(dòng)變阻器，應(yīng)先判斷有沒(méi)有變阻作用，若有變阻作用再認(rèn)清其哪部分是接入電路的電阻，這部分電阻如何隨滑片移動(dòng)而增大或減小。

這樣，只要掌握了電學(xué)電路的分析思路，就可以得心應(yīng)手地處理好各種動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題了。

一、電路中電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器的處理情況

1.含有電壓表的電路

【例1】 如圖1所示電路，閉合開關(guān)S，電壓表V1、V2的示數(shù)分別為8V，3V。問(wèn)L2兩端的電壓。

分析：首先，我們把電壓表V1，V2所在處看成斷路，那么它們所在的電路可以認(rèn)為沒(méi)有電流通過(guò)，我們可以清除它們，通過(guò)簡(jiǎn)化可得到如圖1-1所示的效果圖。如此，電路的連接情況就一目了然了：兩盞燈L1、L2串聯(lián)連接。

圖1圖1-1

然后，將V1、V2分別放回到電路，看它們各自并聯(lián)在哪部分電路的兩端。V1并聯(lián)在L1和L2的兩端，則測(cè)的是總電壓U；V2并聯(lián)在L1兩端，測(cè)的是L1兩端電壓U1。根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律就可得到L2兩端電壓U2=U－U1=8V－3V=5V。

2.既有電壓表又有電流表的電路

圖2

【例1】 如圖2所示的電路中連接有電壓表，也有電流表時(shí)，可進(jìn)行如下處理：

（1）把電壓表所在處看成斷路。效果圖如圖2-1。

（2）把電流表所在處看成導(dǎo)線。效果圖如圖2-2。

綜合三個(gè)圖可知，R1與R2并聯(lián)。電壓表V并聯(lián)在R1兩端測(cè)電壓U1，而并聯(lián)電路各支路電壓相等，U2=U1；電流表A1接在干路上，A1測(cè)的是干路電流I，A2和R1串聯(lián)，則A2測(cè)的是R1這一支路的電流I1。

圖2-1 圖2-2

3.接有起變阻作用的滑動(dòng)變阻器的電路

【例2】 如圖3所示電路，電源電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左端滑動(dòng)的過(guò)程中，電流表A和電壓表V的示數(shù)如何變化？

圖3圖3-1

分析：滑動(dòng)變阻器接入電路的部分如圖3-1涂黑部分（即電流所經(jīng)的路徑），隨著滑片向左滑動(dòng)，這部分電阻減小，則整個(gè)串聯(lián)電路的總電阻減小，在電源電壓不變的情況下電路電流增大，所以電流表A的示數(shù)變大。而電壓表V并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器兩端，測(cè)的是滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，隨著滑片向左滑，它的阻值增大，所以兩端電壓也就隨著增大，V的示數(shù)增大。（串聯(lián)電路各處電流相等，所以各部分兩端電壓與電阻成正比）

圖4

【例3】 如圖4所示電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片向左滑動(dòng)時(shí)，燈泡的亮度會(huì)如何？電壓表V的示數(shù)如何變化？

分析：（1）由于電壓表接在滑片上，則這段線路可看成斷路，電流不通過(guò)。那么滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻應(yīng)是圖4-1涂黑部分，此時(shí)的滑動(dòng)變阻器已經(jīng)不起變阻作用。所以不管滑片向哪端移動(dòng)，整個(gè)電路的電阻不變，電流不變，燈泡亮度也不變。（2）電壓表并聯(lián)在滑動(dòng)變阻器涂黑部分電阻兩端，測(cè)的是這部分電阻兩端的電壓，當(dāng)滑片P向左滑動(dòng)時(shí)，這部分電阻增大，所以它兩端電壓增大，電表表V的示數(shù)變大。

圖4-1 圖4-2

二、動(dòng)態(tài)電路的分析思路及解題規(guī)律

1．通過(guò)開關(guān)的閉合或斷開引起電路的變化

【例1】 如圖5所示是某家用電器的電路圖，R1是“220V1100W”的電熱絲，L是指示燈，R2是0~500Ω的變阻器，S是雙聯(lián)轉(zhuǎn)換開關(guān)，電源電壓不變（不計(jì)溫度對(duì)電阻的影響）。

(1)當(dāng)S放置在1、2位置時(shí)，R1正常工作。若L電阻為1210Ω，求整個(gè)電路消耗的電功率。

(2)當(dāng)S放置在3、4位置時(shí)，調(diào)節(jié)R2，使整個(gè)電路消耗功率為110W，求此時(shí)R2的阻值。

圖5

分析：（1）當(dāng)S置于1、2位置時(shí)，與R2并聯(lián)的導(dǎo)線將R2短路了，

電流不通過(guò)R2，電路圖的等效圖如圖5-1所示，L與R1并聯(lián)。此時(shí)

R1正常發(fā)光，所以R1兩端的電壓U1=220V，消耗的功率

P1=1100W。由并聯(lián)電路各支路電壓相等得UL=U1=220V，

根據(jù)P=U2/R可以算出燈泡的功率PL=（220V）2/1210Ω=40W，

那么整個(gè)電路消耗的電功率P總=P1+PL=1140（W）。

(2)當(dāng)S置于3、4位置時(shí)，燈泡L所在電路斷開沒(méi)有電流通過(guò)，電路

等效為圖5-2，R1和R2串聯(lián)。整個(gè)電路的總電阻R總=R1+R2，由P總=U2額/R總可得R總=U2額/P總=（220V）2/110W=440Ω，而R1=U2額/P額=（220V）2/1100W=44Ω，所以R2=R總－R1=396（Ω）。

圖5-1圖5-2

2．通過(guò)滑動(dòng)變阻器滑片P的位置變化引起電路的變化

【例2】 如圖6所示的電路中，電源電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片P滑到A端時(shí)，閉合開關(guān)S和S1，電流表示數(shù)為0.9A，標(biāo)有“6V，3.6W”的小燈泡L正常發(fā)光；當(dāng)開關(guān)S閉合，S1斷開，滑片P滑到B端時(shí)，電壓表示數(shù)為4.5V（小燈泡電阻不隨溫度變化）。求：

（1）電阻R1的阻值；

（2）變阻器R2的最大阻值；

（3）當(dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開，滑片P在中點(diǎn)時(shí)，小燈泡L的實(shí)際功率。

分析：（1）滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻為0（或稱R2被短路）。當(dāng)開關(guān)S和S1閉合時(shí)，電壓表V所在處可以看成斷路，則等效電路如圖6-1所示，L與R1并聯(lián)，

此時(shí)L正常發(fā)光，則UL=U1=U=6V，IL=P額/U額=3.6W/6V=0.6A。I1=I－IL=0.9A－0.6A=0.3A，R1=U1/I1=6V/0.3A=20Ω。

圖6 圖6-1

（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P滑到B端時(shí)，滑動(dòng)變阻器連入電路的電阻最大。當(dāng)開關(guān)S閉合、S1斷開時(shí)，R1沒(méi)有電流通過(guò)，等效電路如圖6-2所示，L、R2串聯(lián)，電壓表并聯(lián)在R2兩端，U2=4.5V；而L的電阻RL=U2額/P額=（6V）2/3.6W=10Ω，UL=U－U2=6V－4.5V=1.5V，IL=I2=UL/RL=1.5V/10Ω=0.15A；R2=U2/I2=4.5V/0.15A=30Ω。

圖6-2圖6-3

（3）同（2）中，燈泡L和R2串聯(lián)，只是此時(shí)滑片滑到中點(diǎn)（涂黑部分電阻接入電路），則R2=12×30Ω=15Ω；I=U/（RL+R2）=6V/25Ω=0.24A，L的實(shí)際功率P實(shí)=I2RL=(0.24A)2×10Ω=0.576W。

總觀上面各例可知，電路分析無(wú)非是先把電壓表、電流表和滑動(dòng)變阻器在電路里作等效處理：電壓表所在處看成斷路；電流表所在處看成一段導(dǎo)線；滑動(dòng)變阻器得認(rèn)清是哪部分電阻線接入了電路，然后將電路等效成基礎(chǔ)的串聯(lián)或并聯(lián)電路。再應(yīng)用串聯(lián)電路的規(guī)律（電流規(guī)律：各處電流相等；電壓規(guī)律：各部分電路兩端電壓和等于總電壓；電阻規(guī)律：總電阻等于各電阻之和）和并聯(lián)電路的規(guī)律（電流規(guī)律：干路電流等于各支路電流之和；電壓規(guī)律：電壓處處相等；電阻規(guī)律：總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和）求解電學(xué)里的各物理量即可。

(責(zé)任編輯 黃春香）

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文