河口初中叶林锋浅议初中物理动态电路分析

浅议初中物理动态电路分析叶林锋（河口初级中学电子邮箱：[e-mail]）摘要：动态电路分析题目在各类考试中经常出现，它也是进行电路故障排除的基础，动态电路分析往往是电学的大综合，要求学生熟练运用串并联电路的规律、欧姆定律和电功率。因此动态电路分析是教师教学和学生学习的重点。关键词：初中物理动态电路滑动变阻器示数变化所谓的动态电路分析是指电学试题中因开关的状态和滑动变阻器滑片的移动使电路中相关物理量变化的试题，主要判断电流、电压的变化。这类题目对学生电学基本功和综合运用能力的要求比较高，由于涉及的知识点较多，几乎覆盖了电学所有的重要的规律，学生遇到这样的问题时，往往无从下手。因此动态电路分析是初中物理出题的热点，同时也是难点。下面我结合几年来的教学经验对此类题目谈谈自己的拙见。一、一动态电路分析的关键点1.串、并联电路的判断。判断电路是串联还是并联是电学学习的基础，接影响着九年级学生对学习电学的信心。依照上文阐述的观点，对这个问题的探究设计就是引导学生从简单图例入手，剖析、总结出串并联电路的特征。教师在这里设置这道思维障碍，目的是提示学生注意逻辑思维的严密性。引导学生通过进一步探究注意到：判断串、并联电路时，务必强调串联电路是所有用电器均需经过对方才能连接到电源两端；并联电路是所有用电器均无须经过对方，就可自行连接到电源。对以上问题层层深入的规律探究，不但可以让学生对串、并联电路的判断方法进一步严密，也可理清电学的又一难点——部分短路电路的判断。2.判断电流表、电压表测什么。这也是个颇令学生头疼的难点。如果这个知识点不过关，不但直接影响了学生初中阶段的学习，也给高中电学的学习留下了隐患。如何对这个规律进行探究呢？个人觉得，引导学生从简单的图例中进行规律探究并总结出电流表、电压表的工作特征，以此指导复杂电路的判断，仍然是行之有效的探究途径。二、开关的闭合与断开引起电路中物理量的变化此类问题应从初始状态入手，分析由于开关的通断引发的电路结构状态的变化。原则上分析的先后顺序是：动态电路一开关的断开与闭合一电路的连接方式改变一总电阻的变化一总电流(电压)的变化一部分电流(电压)的变化一各电流表(电压表)示数的变化。。具体地说应该把电路在开关处于不同状态时的等效电路分析出来，一般开关的通断导致电路出现部分短路和部分断路，进而引发电路结构状态的改变。一般分为以下步骤：2015年度安庆市初中物理教学论文评选参评论文（1）明确变化前的电路。主要认清电路连接方式。（2）当开关处于不同状态时引起电路结构的变化。明确变化后的电路，按照断路的支路舍去，短路的支路画成导线的方式化简出变化后的等效电路。（3）利用电源电压不变的条件和电路中电阻的变化，结合欧姆定律和相关规律求解。1、串联电路中开关闭合与断开引起的物理量变化【例1】在如图一所示电路中，电源电压不变，当S由断开变为闭合后，电流表电压表示数如何变化？分析：如图所示，当S断开时电路为R1与R2串联，电压表测量部分电路电压，当S闭合后R1短路，电路中只有R2，总电阻变小。电源电压全部加在R2两端，由I=U/R可知电流表示数变大，电压表示数变大。2、并联电路中开关闭合与断开引起的物理量变化【例2】在如图二所示电路中，电源电压不变，当S由闭合变为断开后，电流表电压表示数如何变化？分析：如图所示，当S闭合时电路为R1与R2并联，电流表测干路电流，电压表测得的既是电源电压又是支路电压，当S由闭合变为断开后，R2断路，电路总电阻变大，由I=U/R可知电流表示数变小，而电源电压不变，所以电压表示数不变。三、滑动变阻器滑片移动引起电路中物理量的变化滑动变阻器滑片移动引起电路中物理量的变化比第一类更为常见，难度系数也更大，解决此类问题时，滑片的移动判断滑动变阻器电阻的改变，进而引发电路中总电阻的改变，应该以电路的结构入手，以一个基本的规律作为基本点。即在一个电路中，只要有一部分电路的电阻增大则整个电路的总电阻增大；只要有一部分分电阻的阻值减小，则整个电路电阻减小。解决此类问题的原则是：动态电路一滑动变阻器滑片的移动一滑动变阻器接入电路的阻值的变化一总电阻的阻值变化一总电流(电压)的变化一部分电流(电压)的变化一各电流表(电压表)示数的变化。一般分为以下步骤：（1）按照“电流表看成导线，电压表看作断路”的去表原则，把电表去掉，判断电路的连接方式；（2）根据滑动变阻器滑片的移动情况或电路连接方式的变化，判断电路中总电阻的变化情况；（3）根据电源电压不变的条件和欧姆定律判断电路中总电流的变化情况；SR1R2图一R2R1S图二（4）根据电路特点，明确电表测量的是哪部分电路中的电流或电压，从而判断出电表的变化情况。1、串联电路滑动变阻器滑片移动引起电路中物理量变化【例3】在如图三所示的电路中，电源电压不变，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，各电表的示数如何变化？分析：如图所示，去表之后R1与R2串联,当滑片向左滑动时R2接入电路中阻值变大，串联后的总电阻变大，电源电压不变，由欧姆定律I=U/R得电路中电流减小。由于V1表测得的是定值电阻R1的电压，根据U=IR得R1电压变小，即电流表示数变小，电压表示数变小。2、并联电路滑动变阻器滑片移动引起电路中物理量变化【例4】如图所示电路，电源电压不变，当滑片P向右移动时，各电表示数将如何变化？分析：如图所示，去表之后R1与R2并联，当滑片向右移动时，R1接入电路中阻值变大，并联总电阻变大，根据电源电压不变和欧姆定律得干路电流变小，电压表既测支路电压，又测电源电压，示数保持不变，由于R1两端电压不变，而自身电阻变大，流过R1的电流变小。整体来看解决动态电路问题，应注意以下几点：(1)识别电路是串联还是并联。(2)明确各电表的测量对象及范围。(3)串联电阻个数增多时总电阻增大(即串联电阻越多，总电阻越大)，并联电阻个数增多时，总电阻减小(即并联电阻越多，总电阻越小)。(4)在电阻的总个数不变的情况下，无论串、并联电路，部分电阻增大，总电阻随之增大。(5)当电源电压不变时，总电流与总电阻成反比。(6)分配关系：串联分压成正比(阻值大的电阻两端电压大)、并联分流成反比(流经阻值大的电阻的电流小)。(7)在并联电路中，各支路上的用电器互不影响，变阻器只影响所在支路电流变化，从而引起干路电流变化。总之，在类似这样动态电路分析的问题时，要抓住题目当中变化的量和不变的量，一般情况下不变的量有电源电压保持不变，灯泡电阻不变；再从元件的变化情况入手，从局部到整体再到局部，逐步分析各物理量的变化情况。R2SR1图三R2R1PS图四