“動態電路分析”之我見

莫小

摘要：“動態電路問題”是物理電學部分一項重要的考核內容，一直是各市區中考中必考的題型，它能很好地考察學生對電路的分析和理解能力。將“動態電路問題”作為一個“專題”進行分析、視為“重點”進行突破，是多數師生共同的愿望和獲取高分的必經之路。只有對相關命題的設問進行歸類整理，并且能夠舉一反三，才能做到胸有成竹、決勝于考場之上。

關鍵詞：動態電路 分析 之我見

一、專題概述

電路中開關的斷開與閉合、滑動變阻器滑片的移動，會帶來電路連接方式、電路工作狀態、電阻中電流和電阻兩端電壓的變化，這類電路被稱為動態電路。“動態電路問題”是物理電學部分一項重要的考核內容，一直是各市區中考中必考的題型，它能很好地考察學生對電路的分析和理解能力。將“動態電路問題”作為一個“專題”進行分析、視為“重點”進行突破，是多數師生共同的愿望和獲取高分的必經之路。

解決“動態電路問題”的思路分析：

1.根據電路元件的連接方式，判斷是串聯電路還是并聯電路；

2.由于開關的斷開和閉合、滑動變阻器滑片的移動，導致電路中的電阻如何變化；

3.根據電阻的變化，判斷電路中電流的變化，最后判斷所對應的電壓如何變化。

二、開關的“通”與“斷”對電路的影響

開關的斷開或閉合會引起電路連接的變化，所以正確判斷電路的連接方式情況是解題的關鍵。

計算題解題方法指導：正確畫出開關斷開或閉合時的電路圖，抓住兩個“不變”，即同一電路在（開關斷開或閉合）不同狀態下電源電壓不變、電阻的阻值不變，且經常利用電源電壓相等列等式求解。

本文中，我們重點研究電表示數變化和電燈亮度變化情況的判斷，分析過程圖解：

開關的斷開與閉合→元件連接方式改變→電阻如何變化→抓住不變的“量”（比如：電源電壓和定值電阻的阻值）列等式→電流表和電壓表示數的變化、電燈亮度的變化（電燈亮度由實際功率決定）。

常用到的知識有：

1.在串聯電路中，串聯的電阻個數越多、電阻值越大，總電阻越大。

2.在并聯電路中，并聯的總電阻小于任一支路的電阻；并聯的支路越多，總電阻越小。

3.在并聯電路中，某一支路的電阻變小，則總電阻變小；某一支路的電阻變大，則總電阻變大。

例題分析：（2017年福建中考）如圖所示，閉合開關S1、S2，電路正常工作，現只將S2斷開，則：（ ）

A.電流表示數減小，電壓表示數不變；

B.電流表示數增大，電壓表示數不變；

C.電流表示數減小，電壓表示數減小；

D.電流表示數增大，電壓表示數增大。

解析過程：

S2斷開→電路由R1與R2并聯變為只有R1的串聯電路→電路總電阻值變大→而電源電壓不變，由歐姆定律得干璐中電流即電流表示數變小→但電壓表測量的是路端電壓即各支路兩端電壓，恒等于電源電壓不變，所以電壓表示數不變→選定A答案。

方法思路提升：分→總→分

分（從變化的開關或支路入手）→總（抓住電源電壓不變，一定回到總電阻和總電流如何變化上來）→分（抓住定值電阻阻值不變，再回到支路討論；變化的那條支路留到最后討論）

三、滑動變阻器對電路的影響

1.串聯電路中滑動變阻器的滑片P的位置變化引起的變化問題。

解決此類問題常用到知識：

（1）串聯電路中，若一個電阻增大，總電阻也增大，而總電壓不變，總電流減小。

（2）串聯電路中，若一個電阻增大，它分配的電壓也隨之增大，而總電壓不變，其他電阻的分壓則會減少。

例題分析：如圖所示電路，電源電壓保持不變，閉合開關S后，滑動變阻器滑片P向左移動的過程中（不考慮燈絲的電阻受溫度的影響），下列說法正確的是：（ ）

A.電流表示數逐漸變小； B.電壓表示數逐漸變大；

C.滑動變阻器兩端的電壓逐漸變大； D.小燈泡的亮度逐漸變暗。

解析過程：

判斷此電路為串聯電路，且電壓表測量的是電燈兩端電壓→滑片P向左移動→R滑變小→R總變小→I總變大→得到電流表示數應該變大，排除A選項→由歐姆定律得電燈兩端電壓即電壓表示數應該變大，得出B選項正確，同時得出電燈的實際功率應該變大，電燈變亮，排除D選項→但電源總電壓不變，所以滑動變阻器兩端分得電壓應該減小，排除C選項。

方法思路提升：分→總→分

分（從滑片的移動方向入手）→總（抓住電源電壓不變，一定回到總電阻和總電流如何變化上來）→分（抓住定值電阻阻值不變，再回到定值電阻兩端電壓上來；根據串聯分壓，而電源電壓不變，得到滑動變阻器兩端電壓變化情況，即滑動變阻器兩端電壓變化情況留到最后討論）

方法總結：

（1）串聯電路中，若R滑增大→則R總增大→I減小；若R滑減小→則R總減小→I增大。

（2）串聯電路中，若R滑增大→則U滑增大→U定減小；若R滑減小→則U滑減小→U定增大。

2.并聯電路中滑動變阻器滑片P位置的變化引起的變化問題。

解決此類問題常用到知識：

（1）各支路互不影響，變阻器只影響所在支路電流，其他支路電流不變。干路電流隨變阻器所在支路電流的變化而變化，且增大或減小的量一樣。

（2）某一條支路上的電阻增大，R總也將增大，而總電壓不變，I總將減小；反之亦然：某一條支路上的電阻減小，R總也將減小，而總電壓不變，I總將增大；

例題分析：如圖所示電路，電阻1、變阻器1并聯，且電阻1為定值電阻，變阻器1為滑動變阻器，電流表2測量電阻1電流I1，電流表3測量變阻器1電流I2，電流表1測量干路電流I，U測量電阻1電壓，電源電壓U不變。求：當滑片P向左滑動時，各電表示數變化情況。

解析：當滑片P向左滑動時，變阻器1阻值變大，由歐姆定律得I2減小，而I1不變，則I=I1+I2減小，即電流表3示數減小，電流表2示數不變，電流表1示數減小；電壓表示數不變，始終等于電源電壓。

方法總結：

（1）并聯電路中，若R滑增大→則I滑減小→I總減小；若R滑減小→則I滑增大→I總增大。

但其他支路電流不變。

（2）并聯電路中，若R滑增大→則R總增大→而U不變；若R滑減小→則R總減小→而U不變。

精典題再講解：如圖所示，當開關1閉合時，滑動變阻器的滑片P向左移動的過程中（ ）

A.電流表1示數變大，燈泡亮度變暗；

B.電壓表2示數與電流表1示數的比值變大；

C.電流表2示數變小，電壓表示數不變；

D.電壓表2示數與電流表2示數的比值變小。

解析：當滑片P向左移動時，滑動變阻器1連入電路的阻值變小，由前面歸納的規律可知：“若R滑減小→則I滑增大→I總增大”。故電流表2示數變大，電流表1示數也變大；而電壓表示數即為電源電壓，保持不變，即電壓表2示數不變。所以，電壓表2的示數與電流表1、電流表2的示數的比值都變小。故B、C錯，D正確。電燈1不受滑動變阻器影響，即電燈1亮度不變，A錯。

說明：本題中電壓表示數與電流表示數的比值的大小也可以根據其比值等于電阻來判斷：如電壓表2示數與電流表2示數的比值為R滑，電壓表2示數與電流表1示數的比值為并聯電路總電阻R總，因R滑減小，所以R總減小，故兩個比值都減小。

四、實際生活中的動態電路——由傳感器引起的變化問題。

“傳感器”經常在電學動態電路題目中出現，其解題思路與“滑動變阻器滑片P位置的變化引起的變化問題”一樣。一定是現實生活中的某些因素（比如：壓力、聲音、光照、氣體含量等等）引起變阻器阻值的變化，從而引起電路中電流的變化，進而引起各電表示數的變化或電燈亮度的變化。因此，解決此類問題常用到的知識與解決“滑動變阻器滑片P位置的變化引起的變化問題”的知識一樣，第一步還是需要判斷電路是串聯還是并聯，第二步是尋找題設信息：看看變阻器阻值受什么影響？怎樣影響？

例題分析：如圖所示，是童童設計的壓力傳感器的原理圖，其中彈簧上端和滑動變阻器的滑片P固定在一起，AB間有可收縮的導線，R1為定值電阻。當閉合開關S，壓力F增大時，電流表與電壓表示數變化情況是：

A.電流表、電壓表示數都變大；

B.電流表、電壓表示數都變小；

C.電流表示數變大，電壓表示數變小；

D.電流表示數變小，電壓表示數變大。

解析：如圖，滑動變阻器和定值電阻R1串聯在電路中，電流表測串聯電路中的電流，電壓表測滑動變阻器兩端電壓。壓力F增大時，滑動變阻器接入電路的電阻變大，根據歐姆定律可知通過電路的電流變小，電流表測電路中的電流，故電流表的示數變小；R1為定值電阻，因為U1=IR1，所以R1兩端的電壓變小，串聯電路總電壓等于各分電壓之和，所以滑動變阻器兩端電壓變大，電壓表測其電壓，故電壓表的示數變大.或者利用串聯電路有分壓作用分析：在串聯電路中，電阻越大，分壓越大。滑動變阻器的電阻變大，分壓變大。

可見，“動態電路”問題實質就是電路中開關的斷開與閉合、滑動變阻器阻值的變化，帶來的電路連接方式、電路工作狀態、電阻中電流和電阻兩端電壓變化的問題，只要我們把本文列舉的幾類典型例題的解題方法熟記于心，做到“舉一反三，觸類旁通”，就可以確保在考試中拿到該類題的分數。