初中物理電路電表示數變化類題型解題方法

陳若棟

【摘要】初中物理的電學部分中，電流表、電壓表示數變化是重要考點.對學生而言，這類題型也有比較大的困難.本文針對滑動變阻器移動引起電流表和電壓表示數變化、用電器出現故障引起電流表和電壓表示數變化、開關通斷導致的電流表和電壓表示數變化三種題型進行分析，探討解題思路.

【關鍵詞】初中物理；電路；解題方法

在初中物理考試中，電流表、電壓表示數變化是考試的重點，也是學習的難點.學生需要理解電流表、電壓表的工作方式，利用電路圖綜合分析問題.為了能對示數變化做出正確判斷，要求學生具有較高的思維能力和扎實的基礎知識水平，而且需要使用正確的解題方法，才能獲得準確答案.

1? 滑動變阻器移動引起電流表、電壓表示數變化

例1? 如圖1電路所示，試分析滑動變阻器向左移動時，電壓表V、V2、電流表A的示數變化.

解析? 根據電路圖，電路包括定值電阻R1和滑動變阻器R2，兩個電阻為串聯關系.通過進一步分析，可以確定，電壓表V1測量定值電阻R1兩端電壓U1，電壓表V2測量滑動變阻器的電壓U2，電壓表V測量電源電壓U，電流表A測量電路的電流.隨著滑動變阻器滑片左移，滑動變阻器的電阻逐漸減小，電路的總電阻R=R1+R2也開始減小；電源的總電壓是維持不變的.由于I=UR，因此電路電阻減小則電流增加，所以電流表A的示數變大.對于U1，由于電路中的電流變大，并且R1不變，根據U1=I×R1，則U1增加，所以電壓表V1的示數變大.對于電壓表V2的示數，由于電壓表U=U1+U2，所以U2=U-U1，因此U2減小，電壓表V2的示數變小.所以，隨著滑動變阻器向左移動，電壓表V示數保持不變，電壓表V1示數變大，電壓表V2示數減小，電流表A示數變大.

例2? 在圖2所示的電路中，電源電壓保持不變.在開關S閉合后，滑片P向左移動，分析電壓表V、電流表A1、A2的示數變化.

解析? 結合圖2的電路，首先，需要明確定值電阻R1和滑動變阻器之間的串并聯關系［1］.電壓表V可以視為斷路，所以可以以圖3的電路進行分析.

可以確定，R1和R2為并聯關系，電流表A2測量干路電流，電流表A1測量定值電阻R1所在的支路電流.因此，可以進一步確定電壓表V測量并聯電路的電壓，也就是電源電壓.電源電壓不變的情況下，電壓表V的示數不變；定值電阻R1兩側的電壓不變，所以電流表A1示數不變；由于滑片P左移，因此R2的電阻增加，導致R2所在的支路電流減小，在R1所在支路電流不變的情況下，干路電流降低，因此電流表A2的示數變小.因此，電壓表V示數（不變），電流表A1示數（不變），電流表A2示數（減小）.

該題主要考查學生對電路圖的分析能力.在解題過程中，首先，需要確定R1和R2之間的關系.為了能夠簡化電路圖，可以在分析時刪去電壓表所在電路，讓電路圖的關系更加明確，從而做出正確判斷［2］.

2? 用電器故障所導致的變化

例3? 在圖4所示的電路中，L1和L2為可以正常發光的燈，在S閉合之后，如果其中一盞燈燈絲燒斷，電表讀數會如何變化？

解析? 可以很明顯地發現，L1和L2為并聯關系，兩條支路的電流為I1和I2，電流表A測量的干路電流I，I=I1+I2；電壓表測量電路的總電壓，即電源電壓.在S閉合后，L1和L2的狀態并不會改變電源電壓，電壓表V的示數不變；在其中一盞燈燈絲燒斷的情況下，會導致一條支路斷路，由于任意一條支路的電流都小于干路電流I，所以電流表A的示數變小.

例4? 如圖5所示的電路，電路閉合之后，L1和L2都能正常發光，分析當出現電路故障后，電流表和電壓表示數的變化：L1燈絲斷開、L1燈絲短路、L2燈絲斷開.

解析? 首先，分析L1和L2的關系，可以確定L1和L2為串聯關系，因此電流表測量電路電流，電壓表測試L2兩端的電壓.對于L1燈絲斷開的情況，可以判斷電路處于斷路狀態，電路中不再有電流，電源也無法給L2供電，所以電流表A的示數下降到0，電壓表的示數下降到0；在L1燈絲出現短路問題時，可以忽略電路中的L1，將L1視為導線，此時電源電壓不變，電路總電阻降低，所以電流表示數提升，由于L2的電阻不變，在電流增大的情況下兩端電壓升高，所以電壓表V的示數增加；當L2燈絲斷開時，L2所在的電路斷路，由于電壓表V的阻值較大，導致電路電流降低，因此L1的分電壓減少，線路只有極小的電流通過，電流表A示數減小，此時電壓表測量電源電壓，因此電壓表示數增加.

3? 開關通斷導致的電流表、電壓表示數變化

例5? 如圖6所示，電源電壓不變，當開關S閉合時，電表會怎樣變化？

解析? R1和R2為串聯關系，在開關S閉合之前，電壓表測量R2電壓，電流表測量電路的總電流，在開關S閉合之后，R1被短路，電壓表繼續測量R2兩端電壓，電流表測量流經電壓表的電流.電源只對R2供電，因此R2兩端電壓增加，電壓表示數增大，但是由于電壓表電阻較大，因此電流表示數降低.即電流表示數減小，電壓表示數變大.

例6? 如圖7所示電路，設電源電壓保持不變，燈L正常發光.分析在開關S閉合之后，L的發光情況，以及電壓表、電流表示數的變化.（增大、減小、不變）

解析? 在開關S閉合之后，燈與電阻為并聯關系，由于R的存在，所以L沒有短路，因此L依然能正常發光；電流表測量電路電流，開關S閉合后，繼續測量干路電流，由于并聯后電路電阻降低，在電壓不變的情況下，電路的電流會明顯增加，所以電流表示數會增大；電壓表測量電源電壓，由于電源電壓保持不變，因此電壓表的示數不會改變.所以本題結果為：L會繼續正常發光，電流表示數變大，電壓表示數保持不變.

4? 結語

進行電路表變化類型題的解析時，學生需要分析電路中耗電元件之間的串并聯關系，然后確定每個電表所具有的功能.根據題目、電路中各種元件的特性，可以進行電路圖的簡化，從而獲得更加清晰的電路圖，確定電路各個元件之間的關系后進行討論，并根據歐姆定律等確定結果.

參考文獻：

［1］鄭婷.初中物理電路故障的教學技巧和解題思路［J］.中學物理，2022，40（04）：61-65.

［2］黃紹鋒.動態電路中電表示數變化的判定［J］.湖南中學物理，2009（05）：56-57.