把握引领,化难为易

黄幼清

欧姆定律是电学的灵魂，是研究电路的重要规律，电路的动态分析，究其根底，正是欧姆定律的具体运用。本文将以欧姆定律为主线，通过三种常见的动态电路题型，分析探讨灵活运用欧姆定律分析动态电路的经验和技巧。

由串联电路的电流规律I=I1=I2和欧姆定律推导出的规律

= （常称分压规律），及由并联电路的电压规律U=

U1=U2和欧姆定律推导出的规律= （常称分流规律）是

分析动态电路的关键。在初中阶段，电路中的电源电压通常不变，通常由于滑动变阻器的滑片移动或开关的断开和闭合而引起电路中的电阻发生变化，从而导致电路中电流、电功率和部分电路电压发生变化。简单而言，动态电路，主要就是考查运用欧姆定律时，I、U、R三个量的同时性。下面，分类进行探讨。

一、滑动变阻器型动态电路

这种动态电路，实质是由于滑动变阻器的滑片移动改变了电阻丝连入电路中的电阻，从而引起电路中的电流、电功率、电压分配等发生变化。通常从以下两方面进行考查：1.定量分析电表示数变化；2.进行定量计算。

1. 定性分析电表示数变化

因为串、并联电路有着不同的电学特点，它们的解题规律也有所不同。

由于并联电路的特点是各支路两端的电压相等，都等于电源电压，而电源电压不变，因而在并联电路中电压表的示数不会改变；由于各支路上的用电器互不影响，故变阻器只影响所在支路的电流，从而影响干路电流，分析过程较单一，而且，还要注意避免短路的发生，故该类题型通常设计为串联电路。

串联电路中，由于电源电压是不变的，根据欧姆定律可知，电路中电流的变化是由电阻变化引起的，根据推导

公式=可知，串联电路中各串联导体两端分压的变化

情况也取决于其电阻的变化。因此，我们应从电阻的变化入手。先由滑动变阻器的电阻变化判断出总电阻的变化，

再由I=（U不变）判断出电路中电流的变化情况，最后

根据=来判断电压的变化情况：若滑动变阻器连入电阻

变大，则它两端分压就变大，反之则变小。

例1：（2010贵港）如图所示电路，电源电压不变，闭合开关，当滑动变阻器的滑片P，从右端移向左端时，下列说法正确的是（ ）

A. 电流表读数变小，电压表V1读数变大，电压表V2读数变大。

B. 电流表读数变小，电压表V1读数变小，电压表V2读数变大。

C. 电流表读数变大，电压表V1读数变大，电压表V2读数变小。

D. 电流表读数变大，电压表V1读数变小，电压表V2读数变大。

分析：当滑片向左移动时，滑动变阻器连入电路的阻值变小，R总=R+R滑也变大，因为电源电压不变，由I=可知，

I 变小，所以电流表示数变小；由分压公式可知，滑动变阻器的两端电压变大，即电压表V1示数变大，UR=U-U滑，所以UR变小，对照选项，选择C。

把以上方法用顺口溜来归纳，可记为：串联电路：移滑片，判滑阻，根据总阻判电流，分压规律判电压并联电路：移滑片，判滑阻，判支流，明总流。

2. 定量计算

例2：（2013烟台）图甲是某型号电子秤，其原理结构如图乙所示。R0为定值电阻，R是压敏电阻，其阻使随所受压力F变化的关系如图丙所示，改写电压表（量程为3V）的表盘数值后可直接读出所称物体的质量。设踏板的质量为5Kg，电源电压保持9V不变。（g取10N/Kg．）

（1）空载时，电压表的示数为1V，求R0的阻值。

（2）该电子秤的量程多大？

（3）如果保持电子秤结构和电压表量程不变，只在电路中增加-个电阻。使电子秤的量程变为110kg。计算说明应使用多大的电阻？如何连接？

分析：

（1）空载时，压敏电阻受到的压力F=G板=mg=5Kg ×10N/Kg=5N， 由丙图可知此时R1=240Ω，∴由欧姆定律可得

∴

（2） 称量最大时，R1最小，此时R0分得的电压最大，为3V

∴此时 ，由丙图可

知，此时R1受到的压力F=950N，∵，

∴ 此时的最大称量为95Kg-5Kg=90Kg。

（3）电子秤的量程为110Kg时，R1受到的压力F=G=mg=（110Kg+5Kg） ×10N/Kg=1150N

由丙图可知，此时R1=20Ω，因为电压表量程不变，则此时电路中的电流仍为0.1A，∴∴应串

联一个电阻，且R串=R总-R0-R1=90Ω-30Ω-20Ω=40Ω

本题中的压敏电阻由于压力变化会导致该部分电路的电阻发生变化，所以相当于滑动变阻器。除此以外，生活中的滑变装置还可以以光敏电阻、风力、油量等形式出现，再将电压表、电流表改装为所需的工具。它们的模样虽然改变了，但实质并没有改变。通过此题可以看出，在滑动变阻器型动态电路中进行定量计算，关键要做好两项工作：

1. 密切注意变阻器的阻值改变前后，各用电器中I、U、R的对应关系，使用 I=时确保三者同体同时。

2. 要充分利用电路中不变的量，即“定量”，常用的有电源电压、定值电阻的阻值。如上题中利用定值电阻的阻值和电压表量程不变，由欧姆定律可知道即使称量改变，电路中的电流也不变，再根据电源电压不变，利用欧姆定律的变形公式求出电路中的总电阻后即可判断出需串联一个电阻，以及所串电阻的阻值。

二、开关型动态电路

开关的断开或闭合会使用电器的连接方式发生改变，使电路在串联、并联、单阻（局部发生了短路）三种方式间发生转化，导致连入电路中的电阻值发生变化（R串>R单>R并），从而导致电路的电流、电压、电功率发生变化。这类电路，常与电功、电热相结合进行考查。

例3：（2013包头）如右图是某种电热饮水机的简化电路图，它有加热和保温两种工作状态（由S0自动控制）由说明书可知，额定电压220V，加热时的电功率400W，保温时的电功率40W。试问：（1）饮水机处于保温状态时，S0处于什么状态？（2）R1和R2的电阻值各是多大？

分析：用电器的档位不同，是指它的电功率不同。因为电源电压不变，由P=UI=可知，电功率的变化，是由电路中电阻的变化引起的，又因为都是定值电阻，所以阻值发生变化是因为它们的连接方式发生了变化。因此，解题的前提是明确开关在不同状态下的电路连接方式。

（1）当S断开时，R1和R2串联，R=R1+R2，P=UI=，当S闭合时，R2被短路，R=R1，P= ，∵R﹥R∴P﹤P∴保温状态时，S0断开。

（2）∵P=，∴R= ==1210Ω，R1=== 121Ω

∴R2=1210-121=1089（Ω）

方法总结：在纯电阻电路中，研究电功率和电热问题，记得结合欧姆定律进行分析，会更快捷简便，利用P =的几率非常大。

不管是滑动变阻器型动态电路还是开关型动态电路，其实质都是改变了电路中的电阻。当电路中的电阻改变时，电路中的电流、用电器的两端电压、电功率等也随之变化。但电路中的用电器有各自的额定电压，电表有自己的量程，滑动变阻器也有允许通过的最大电流，电路的变化必须保证不能超过这些值，这就引发了电路安全问题。

（三）电路安全型动态电路

这类题型的综合性比前两类更大，需要灵活地运用电学的各种知识来综合考虑。面对多个限定条件这种复杂情况，如果以欧姆定律来引领，能使思路更明确，解题更有条理。欧姆定律的核心是电流，根据经验发现，把电路中的最大电流和最小电流求出后，题目通常可以迎刃而解。其中，最大电流：取所有允许最大电流中的小值。

最小电流：由滑动变阻器允许接入的最大阻值决定，接入的最大阻值又由与其并联的电压表量程决定，因此，取所有允许最小电流中的大值。

例4：（2011年贵港）如图甲所示的电路中，电源电压U=18v且保持不变，定值电阻R1的U—I关系图像，如图乙所示，电流表的量程为0～0.6A，电压表的量程为0～15v，R2是一个标有“100Ω1A”字样的滑动变阻器，闭合开关S后，若使电流表和电压表均能正常工作，则这个电路消耗的最大功率是w，R1消耗的最小功率是w。

分析过程：

第一步：分析电路可知，R1与R2串联，电压表测R2的两端电压，不变的量有U=18V， R1=8Ω

第二步：求最大电流和最小电流值。

（1）求最大电流：

因为：电路能提供的最大电流为当R2=0时，

电流表允许通过的最大电流为0.6A， 滑动变阻器允许通过的最大电流为1A取三者中的小值，则I大=0.6A，由P大=UI大即可求出第一个空；而且，还可由它求出其他的物理量，如：滑动变阻器接入电路的最小阻值、R1消耗的最大功率、电压表的最小示数等。

（2）求最小电流：

因为：电路中能提供的最小电流为当R2=100Ω时，

I===A

而当电压表的示数为最大值15V时，电路中的电流

I===A

∵A>A，∴I小=A，由P=I小2R1第二个空即可求出。

除此以外，还可由它求出滑动变阻器接入的最大阻值、电路消耗的最小功率等。可见，该类题型的解题关键是：求出最大、最小电流值。

这三类题型的内在联系和解题规律，是本人在十几年的教学实践中总结而得的。其实，在初中物理学中，每种题型都可以找到引领和规律，如果我们能引导学生发现并掌握规律，不但可以让学生免受题海之战，而且在生活中面临实际问题时，也能够更灵活地运用物理知识去解决。

【参考文献】

［1］刘原.电路分析基础[M]. 电子工业出版社，2012.

［2］袁梦.教师备课参考[M]. 吉林大学出版社，2010.

［3］肖德好.全品中考复习方案 [M]. 黄河出版传媒集团阳光出版社，2013.