電學常見難點問題解題策略分析

楊宏

【摘要】初中階段，學生逐步系統性地接觸電學知識，在學習過程中，會遇到各種困難.尤其是面對電表安全與取值范圍內及功率最值問題，往往無從下手.本文針對性地總結其相關題型的解題布置與策略，以期幫助學生快速掌握相關技能.

【關鍵詞】電學；電表；功率；最值

電學作為初中物理知識的重要組成部分，學習起來并不容易，尤其是電路中存在滑動變阻器，計算電表取值范圍與電功率最值問題這兩類問題更是學生失分的重點題型.對此，本文系統性地分析兩類難題的常見題型，并針對性地提出解題方案，以促進學生對知識的掌握.

1電表安全與取值范圍內

面對電表安全與取值范圍內問題，因為涉及條件較多，部分學生沒有思路.在面對這類問題時，學生首先要弄清楚整個電路的連接情況.其次，在確保線路元件安全的情況下，找到滑動變阻器最大、最小狀態，并進行分析解題.同時，解題中要圍繞題目中給出的物理量及其變化范圍，防止計算出現錯誤.

1.1電壓表并于定值電阻兩端

例1 如圖1，電源為6V，電阻R1上有“10Ω，0.5A”的字樣，滑動變阻器R2上有“20Ω，1A”，電壓表接入電路的量程為0～3V，電流表的量程為0～0.6A，當S閉合，R2滑片從b到a的過程中，保證電壓表、電流表安全，則正確的是（）

（A）電流表讀數范圍為0.2～0.3A.

（B）R1消耗功率范圍為0.4～0.9W.

（C）R2阻值變化范圍為0～20Ω.

（D）電路消耗總功率范圍為1.2～1.8W.

解析當P→a，R2最小，電路中I最大，此時需要考慮是否會超過電流表量程，是否會超過R1的額定電流，同時，不能超過R2的額定電流及電壓表量程.

當電壓表讀數為3V時，電路電流

I1=U1R1=3V10Ω=0.3A，

電流表量程為0～0.6A，所以，電路最大電流I1=0.3A.

此時R1消耗的功率為

P1最大=U1I1=3V×0.3A=0.9W.

當滑到右端時，

R=R1+R2=10Ω+20Ω=30Ω，

電路電流I′=UR=6V30Ω=0.2A，

此時R1消耗的功率為

P1=I21R1=（0.2A）2×10Ω=0.4W.

所以電流表讀數范圍為0.2～0.3A，R1消耗功率范圍為0.4～0.9W.

當電流最大I=0.3A時，電路電阻為

R最小=UI=6V0.3A=20Ω，

所以R2最小=R－R1=20-10Ω=10Ω，則R2接入電路阻值范圍為10～20Ω.

整個電路消耗的最小功率為

P總小=UI最小=6V×0.2A=1.2W.

最大功率為P總大=UI最大=6V×0.3A=1.8W.

則電路消耗功率變化范圍為1.2～1.8W，故正確選項為（A）（B）（D）.

1.2電壓表并于滑動變阻器兩端

例2如圖2，電源電壓為4.5V，電壓表量程為0～3V，滑動變阻器規格為“20Ω，1A”，小燈泡標有“2.5V，1.25W”，電流表量程為0～0.6A，在保證各元件安全的情況下，正確的有（）

（A）小燈泡額定電流為0.6A.

（B）電壓表變化范圍為0～3V.

（C）R阻值變化范圍為4～10Ω.

（D）電流表變化范圍為0.3～0.5A.

解析由題意可知，小燈泡額定電流：

I額=P額U額=1.25W2.5V=0.5A，

R燈=U額I額=2.5V0.5A=5Ω，

由圖可知，L與變阻器串聯，電壓表所測電壓為變阻器兩端電壓，I額=0.5A可得，電路中最大電流應為I大=0.5A，此時變阻器電阻最小，U燈=2.5V，

R小=U滑I大=U-U燈I大=4.5V－2.5V0.5A=4Ω；

電壓表讀數最小：U小=U－U燈=4.5V－2.5V=2V.

由圖2可知，變阻器阻值變大，電壓表讀數變大，電壓表量程為0～3V，所以U大=3V.

L兩端電壓U′燈=U－U大=4.5V－3V=1.5V，

電路中電流表讀數：

I小=I′燈=U′燈R燈=1.5V5Ω=0.3A，

變阻器電阻R小=U大I小=3V0.3A=10Ω.

故正確答案為（C）（D）.

2電功率最大和最小值問題

電功率最值問題是對范圍內問題的延伸，當學生掌握了范圍內問題的解題方法時，這類問題也會變得簡單.在解答這類問題時，首先要分辨各串聯、并聯電路中的元件，其次，判定功率出現最值時的條件，最后根據相關公式進行計算.

2.1電路總功率

主要公式為：P總=U總I總.U總一定時，求P總最大時，則I總最大，即R總最小，進而推斷電路狀態.I總一定時，求P總最大時，則U總最大，即R總最大，進而推斷電路狀態.

2.2定值電阻電功率

主要公式為：P0=I2R0與P0=U2R0.

并聯電路中，需要運用P0=I2R0，當U總一定時，I總最大、最小時，即R總最小、最大時，P0有最大、最小值；I總一定時，P0是定值.

串聯電路中，需要運用P0=U2R0，當U總一定時，P0是定值；I總一定時，U總最大、最小時，即R總最小、最大時，P0有最大、最小值.

3結語

綜上所述，在解答電路問題時，首先需要學生對整個電路有一個清楚的認識，確定串聯、并聯關系，在此基礎之上，熟練運用各種公式，便可以順利解答問題.

參考文獻：

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