例談電學公式的應用條件

李海辰

摘 要：在物理解題過程中，存在一種相對普遍的解題現象，即對公式的盲目套用，這種方式對復雜的題目應用往往會出現解題錯誤，本文通過對物理公式應用條件進行分析，提出一些關于物理解題的關鍵公式應用。

關鍵詞：電學公式；開關；電阻；應用

中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）01-0236-01

科學的解題過程需要注意電路中母電路圖當中不同的子電路轉化，在電源電壓當中能夠起到相關媒介的作用，而且要將圖中各種電壓電流相結合聯系進行充分分析，只有這樣才能確保在解題過程中沒有丟項落項，規律的進行解題，找出解題相關規律，打破解題難點，從而提升對物理知識的分析能力。

1 “同一段”和“同一時”概述

物理學是對物質能量以及空間之間關系和聯系的研究分析，是對電子能源的廣泛了解。物質與光之間的關系是相互作用的，也是密不可分的，它們之間有相似的能量標準和使用方法，而且都包括對量子的處理。通過對物理學電學公式的研究，能夠推動生活中物理量的了解，“同一段”和“同一時”是物理電學研究當中相對重要的組成部分，在其相關公式當中每一個不同的字母都有其自身所代表的重要意義，都是對不同電路物理量的描述，這些被字母描述的物理量一般都是發生在同一時間段內。在對這兩點物理公式進行講解時，教師更加偏重對“同一段”公式的教學，因為在相關物理課本中，大部分強調的都是對串聯、并聯電路的概述。

2 電路變化問題的分析

在研究電學物理時，通常會在習題或課本中遇到類似這樣的問題，即在電源和電壓保持不變的前提下，電阻值產生一定變化，或者某一電子開關產生變化之后引起阻止的變化，那么電路電流以及各種電壓之間會產生怎樣的變化。這種問題在分析過程中通常會讓我們感到很棘手，不過這種電路變化問題的解答，其實是尤其相關理論依據和研究規律的。一方面，要理清電路是并聯電路還是串聯電路，根據具體情況進行對電阻的分析。另一方面，根據相關電壓和電流之間的不同變化，再進行變量提出的同時，將不變物理量進行總結提出，以確保問題能夠順利解決。由于電阻、電流和相關電壓之間的關系是密不可分的，所以要想將這種類似問題進行妥善處理，就必須尊重對電阻局部變化、總電流變化以及電壓和局部電壓之間變化的分析。另外，不僅在歐姆定律應用當中需要注意“同一時”和“同一段”的應用，而且在對相關功率習題以及電功率進行公式計算分析時也要注意對這兩點的應用。在對較為復雜的電路解題過程中，受電路中多個導體和相關電器的并聯及串聯等的影響，使得發生“不同段”的現象，又受電路中開關閉合影響，或變阻器的改變影響，產生“不同時”，也正因如此，電路的計算會相對復雜化，不過只要在解題過程中保持清晰的頭腦和對條件的充分應用，會發現問題的解題規律從而找到解題思路[1]。

2.1 僅有開關改變的電路

在一個相對復雜的母電路圖當中，必然會存在一個或以上開關，通過某個開關或幾個開關的閉合、斷開等，將母電路圖中的部分電路通路、開路，從而確保電路連接方式的改變，同時將母電路改后分為多個不同的子電路。如下圖1中展示出的電路L在圖中代表小燈泡，“6V2W”，S是母電路開關，在開關閉合之后，圖中S1和S2保持斷開狀態，則整個電路中的小燈泡能夠保持正常發光狀態，R1、R2是圖中兩個不同電阻的代表字母，那么R1與L之間的電功率比為1：2，之后將圖中S1和S2都關閉，使其處于閉合狀態時，則電阻R1與R2之間的電功率計算比為3：1。問題：小燈泡電阻值為多少。其實該題中對小燈泡L的電阻計算相對簡單，可以根據題中給出的既定電壓值和電功率直接計算得出：R：=18n。

2.2 僅有滑動變阻器改變的電路

在一個只有滑動變阻器而沒有開關的電路組中，電源電壓處于恒定狀態，將滑動變阻器的相關阻力值增大，受電壓穩定不變的影響，那么電流必然會發生改變，即向遞減趨勢演變，致使電路中的整體功率發生改變，呈減小的趨勢發展，同時具有穩定值的電阻功率也會減小，不過滑動變阻器的功率應該是增大還是減小，就需要我們通過對電路公式的計算得出，用電路的總功率來看，那么通過變阻器電流發生的減小改變，滑動電阻器會在電壓不發生任何改變的前提下，對定值電阻兩端的電壓情況發生改變，使其產生增大電壓的效果，這樣增大和減小的電壓，使我們在應用時沒有相關依據來確定兩者之間乘積的大小，所以這種P=I2R的類似問題就會出現，這時就需要對其進行相應的定量分析，即P滑=I2·Rp=U2/（R+Rp）2·Rp=U2·1/（R2/Rp+2R+Rp）≤U2/4R（R2/Rp·Rp為定值R2，所以R2/Rp=Rp時即R=Rp時R2/Rp+Rp和最小）。由此得出，在串聯電路當中，在滑動變阻器與定值電阻產生相同的阻力值時，則滑動變組器的最大功率值是U2/4R。還可以得出，在滑動變阻器值小于相應定值電阻時，那么一旦滑動變阻器的阻值增大，則其相應的功率也會增大[2]。

2.3 滑動變阻器和開關改變的電路

在滑動變阻器與開關一起對電路進行改變的過程中，情況較前兩種形式相比較為復雜，但這種問題通常也會作為應用性物理大題出現在中學考試當中，其中也是運用開關閉合或斷開等形式的變阻方式，對滑片位置進行改變，致使題中的部分電路或相關電阻會發生改變，從而將整個母電路的連接方式進行改變，出現多個不同的子電路圖形。如下圖2，在電路中電燈1上標有“12V6W”的字樣，電燈2上有“6V3W”的字樣，電阻兩端的電壓分別是24V。該題求在S1和S2斷開時，S3閉合，調整變阻器的組織能夠使兩個燈進入正常發光模式，那么此時的電路電阻均為多少。在解該題的過程中，需要重點注意的是電阻會受溫度的影響而產生不同的變化，簡而言之，即不在相同時間的子電路圖示當中，不可以將燈泡的電阻認定為固定不變值。在物理教育不斷發生改變和創新形式的基礎下，教育過程通常會提倡以學生為主體的形式，所以要結合教學當中的實際情況對問題進行分析，經過不斷的總結和研究，逐漸找到正確的解題思路[3]。

3 結語

通過對上述三種不同情況的電阻分析，我們可以從中得出，在解題過程中，雖然應用公式具有一定重要性，但是對電路并聯和串聯知識的應用也不能忽視，包括對電路并聯串聯的準確判斷，以及對電流和相關電壓的應用和理解等，需要從多方面進行。

參考文獻

[1]俞嬌嬌.初中科學電學學習問題及教學策略[J].科教文匯（下旬刊），2015，（10）：113-114.

[2]魏成國.方程思想巧解變化電路中的物理量[J].山東工業技術，2015，（11）：268.

[3]唐睿.初中電學常用公式及解讀[J].科學咨詢（教育科研），2015，（01）：34.endprint