动态变化电路的解法探讨

方成群

(积石山县第一中学 甘肃 邻夏 731700)

当电路中接有变阻器,滑动触头的滑动会使电路中某一部分的电阻发生变化,进而引起电路中各段的电流和电压随之发生变化,可谓“牵一发，而动全身”.怎样准确、快速地判断出各处的电流和电压的增减,是物理中典型的直流电路的动态变化问题.对此类问题的分析，学生都觉得没有头绪,难以找到合理的突破口.笔者就这一问题介绍三种方法.

题目如图1，当滑动变阻器的滑动触头向右移动时，问电路中各个电表的示数怎样变化？

图1

分析首先对各电表的作用做一分析,电压表V1测的是路端电压,电压表V2测的是R2和R3并联后两端电压, 电压表V3测的是R1两端的电压.电流表A1测的是干路总电流, 电流表A2测的是经过R2的电流, 电流表A3测的是经过R3的电流.

解法一——直观电阻判断法：应用“部分电路中R、I、U的关系”得出的两个结论:其一是任一电阻R值增大,必将引起该电阻中电流I的减小和该电阻两端电压U的增大.其二是任一电阻R阻值的增大,必将引起与之并联的支路中电流I的增大和与之串联的各电路电压U的减小.

图2

解析：引入等效电压源法,如图2.把电动势E和内阻r看作一个等效电源,则A,B为电源输出端, V1的示数为输出电压,滑动变阻器R2、定值电阻R1、R3的总电阻R总为负载.当R2的滑动触头向右滑动时,R2阻值增大.而R2和R3是并联的,则并联后电阻R并也是增大的.而R并与R1是串联的,则总电阻R总同样是增大的.可知通过外电路负载R总的电流即路端输出电流减小,因此电流表A1示数减小, 内电路的电势降落减小,等效电压源的路端电压增大,即电压表V1示数增大,.因为R1是定值电阻,由U3=IR1知电压表V3示数减小.

解法三——电压、电流分配法：应用“串并联电路电压、电流分配”的关系,在串联电路中

I=I1=I2=…=In

即在串联电路中电压与电阻成正比;在并联电路中

U=U1=U2=…=Un

即在并联电路中电流与电阻成反比.

综上所述，动态变化电路的三种分析方法,既结合了一般的先分析局部电路,再由局部电路的变化得知全局电路的变化,最后再回到局部电路的分析方法,又兼顾了路端电压与负载的关系以及各个负载电阻的串并联关系. 整个过程思路清晰﹑独特,方法新颖﹑简洁,容易理解，有利于学生对基础知识的全面掌握和培养灵活应用物理规律分析解决实际问题的能力.