电路相关问题探究

廖乐之 湖南师范大学附属中学

电路相关问题探究

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在高中物理知识学习中，与电路相关的问题主要有电流、电阻定律欧姆定律以及电路的动态变化等内容。本文通过列举例题的形式，分别对闭合电路的欧姆定律、等效电路以及混联电路等电路知识进行详细阐述，以便让自己更好的学习电路知识。

电路 高中物理 欧姆定律

电路是高中物理电学部分的重要内容，电路包含的内容较多，知识点相对繁琐，学习过程中的难度较大。为了让自己更好的学习与电路相关的知识，需要围绕电路对闭合电路的欧姆定律、等效电路以及混联电路等电路问题进行深化探索，找出各电路中的关键点，进而全面掌握高中物理学中的电路知识。

1 闭合电路的欧姆定律

闭合电路在电路知识板块的学习中比较常见，在学习闭合电路的欧姆定律知识时，需要遵循的学习规律是先弄清楚总电路中的欧姆定律，然后结合具体条件以及电路的变化情况进行逐个分析。在进行闭合电路相关题目的解答时，也要遵循上述思维模式，以便简化解题过程。

例题1、在图1中，滑动变阻器滑片P向左移动时，求各表的示数变化情况，并说明原因。

图1

解析：在图1所示的电路图中，局部的变化情况会对整个电路产生动态影响。要想解决此问题，需要弄清楚外电路的串联和并联关系，并分析出外电路总电阻的变化情况，然后结合相关公式分析计算闭合电路的电流强度变化情况。之后再根据分析结果确定路端电压是如何变化的，最后借助欧姆定律计算公式与分流分压原理对各部分电阻的电流和电压变化情况进行分别讨论。具体讨论过程如下:

解：当滑片P向左滑动时，R3的电阻会减小，R总的电阻也会减小，进而得出总电流会增大，A1表的示数会增大。由于路端电压在判断时是自内向外的，当路端电压减小时，V的示数也会减小。对于R1而言，由于总电流增大了，所以U1也会增大,与此相对应，V1也会增大。对于并联支路而言，U1增大了，而总数没变，U2就必然会减小，V2也会减小。对于R2而言，U2减小了，I2也会减小，A2的示数同样会减小。

2 等效电路

等效电路是一种常见的电路现象，在这种电路中，电源的内阻与电路的固定外阻是一样的。等效电路的分析过程相对较简单，掌握起来的难度较小，基本上所有的同学都能够灵活掌握灵活运用。等效电路主要包括功率和电源的效率等内容，其计算公式是P=UI，并且，当R的值不断增加时，P的值也会不断增加。当P=R时，P达到最大值，在过了此临界值之后，P会随着R的增大而减小。

例题2、在图2中，有一节干电池，试用伏安法测其电动势和内电阻，求干电池的电动势和内电阻，求图中a点对应的外电路电阻，以及此时电源内部的热功率。比较点a与b的外电路电阻的大小，并求其比值和输出功率比值，并说明在整个实验过程中，电源的最大输出功率是多少。

图2

解析：结合图可知，在电路打开时，其路端的电压便是电源电动势，所以，E=1．5V，内电阻 r=1．5/7．5=0．2 Ω 。此时，图中的斜率的绝对值便是内阻值，也是0．2Ω。a点的对应外电阻是1/2．5=0．4 Ω ，电源内部的热耗功率是 2．5x2．5x0．2W=1．25W。电阻之比是4:1，输出功率之比是1:1，最大输出功率是2．81W。上述这些数据的获取都是通过等效电路中的基本公式进行求取的，在学习等效电路知识时，要特别注意公式的应用和转化。并且，在解题过程中，还要特别注意计算的准确性，以保证题目解答的正确性。

3 混联电路

混联电路主要包括三大内容，一是对电流的计算，通常情况下，在混联电路中，对电流的计算公式是I=U/R,并且，混联电路还有总电流和分电流的区分，所以I=i1+i2。二是对电压的计算，其计算公式是U=IR，其也存在总电压与分电压的区别，所以U=U1+U2。三是对电功率的计算，在混联电路中，电功率等于所有电功率的和，即P=P1+P2。混联电路与闭合电路和等效电路在电阻、电流、电压的计算上既有相同点，又有不同点，在进行混联电路学习时要特别注意。

例题3、在如图所示中，分别有两只灯泡L1和L2，并且这两只灯泡分别有110V，60W和110V，100W。在电路中有一只滑动变阻器R，让所有的电器元件都连入220V的电路中，要求L1和L2正常发光，并且要保证整个电路的功率消耗保持在最小状态，应当选择下面哪个电路？

图3

解析：由题设条件可知，要想让灯泡都处于发光状态，必须要让两只灯泡都达到额定电压。因为，灯泡L1的电阻比L2的电阻要大，所以可以排除A和C两个选项。这主要是因为在A和C中，其并不能够保证两个灯泡都能够正常发光。又因为两个灯泡都要正常发光，所以就需要保证流过两个小灯泡中的电流是额定电流。再加上整个电路的总电压是220V，而B选项中的电流是12,D选项中的电流是14。所以，可以通过计算功率得出选项B的功率是小于选项D的功率的，所以，正确答案是B，应当选择B电路。

4 结束语

在高中物理电路知识学习过程中，不仅要弄清楚电流、电压、电阻等基本知识及其计算公式，还要重点关注闭合电路的欧姆定律、等效电路以及混联电路等具体知识。对电路问题进行系统化的学习、掌握，全面提升自己对电路知识的理解程度和掌握程度，进而提高自己的物理学习水平。

[1]刘思恺.单粒子软错误在电路中的传播过程研究[D].国防科学技术大学,2014.

[2]黄冬霞.中学生电路概念理解的概念生态研究[D].广西师范大学,2013.