初中物理电路电表示数变化类题型解题方法

陈若栋

【摘要】初中物理的电学部分中，电流表、电压表示数变化是重要考点.对学生而言，这类题型也有比较大的困难.本文针对滑动变阻器移动引起电流表和电压表示数变化、用电器出现故障引起电流表和电压表示数变化、开关通断导致的电流表和电压表示数变化三种题型进行分析，探讨解题思路.

【关键词】初中物理；电路；解题方法

在初中物理考试中，电流表、电压表示数变化是考试的重点，也是学习的难点.学生需要理解电流表、电压表的工作方式，利用电路图综合分析问题.为了能对示数变化做出正确判断，要求学生具有较高的思维能力和扎实的基础知识水平，而且需要使用正确的解题方法，才能获得准确答案.

1  滑动变阻器移动引起电流表、电压表示数变化

例1  如图1电路所示，试分析滑动变阻器向左移动时，电压表V、V2、电流表A的示数变化.

解析  根据电路图，电路包括定值电阻R1和滑动变阻器R2，两个电阻为串联关系.通过进一步分析，可以確定，电压表V1测量定值电阻R1两端电压U1，电压表V2测量滑动变阻器的电压U2，电压表V测量电源电压U，电流表A测量电路的电流.随着滑动变阻器滑片左移，滑动变阻器的电阻逐渐减小，电路的总电阻R=R1+R2也开始减小；电源的总电压是维持不变的.由于I=UR，因此电路电阻减小则电流增加，所以电流表A的示数变大.对于U1，由于电路中的电流变大，并且R1不变，根据U1=I×R1，则U1增加，所以电压表V1的示数变大.对于电压表V2的示数，由于电压表U=U1+U2，所以U2=U-U1，因此U2减小，电压表V2的示数变小.所以，随着滑动变阻器向左移动，电压表V示数保持不变，电压表V1示数变大，电压表V2示数减小，电流表A示数变大.

例2  在图2所示的电路中，电源电压保持不变.在开关S闭合后，滑片P向左移动，分析电压表V、电流表A1、A2的示数变化.

解析  结合图2的电路，首先，需要明确定值电阻R1和滑动变阻器之间的串并联关系［1］.电压表V可以视为断路，所以可以以图3的电路进行分析.

可以确定，R1和R2为并联关系，电流表A2测量干路电流，电流表A1测量定值电阻R1所在的支路电流.因此，可以进一步确定电压表V测量并联电路的电压，也就是电源电压.电源电压不变的情况下，电压表V的示数不变；定值电阻R1两侧的电压不变，所以电流表A1示数不变；由于滑片P左移，因此R2的电阻增加，导致R2所在的支路电流减小，在R1所在支路电流不变的情况下，干路电流降低，因此电流表A2的示数变小.因此，电压表V示数（不变），电流表A1示数（不变），电流表A2示数（减小）.

该题主要考查学生对电路图的分析能力.在解题过程中，首先，需要确定R1和R2之间的关系.为了能够简化电路图，可以在分析时删去电压表所在电路，让电路图的关系更加明确，从而做出正确判断［2］.

2  用电器故障所导致的变化

例3  在图4所示的电路中，L1和L2为可以正常发光的灯，在S闭合之后，如果其中一盏灯灯丝烧断，电表读数会如何变化？

解析  可以很明显地发现，L1和L2为并联关系，两条支路的电流为I1和I2，电流表A测量的干路电流I，I=I1+I2；电压表测量电路的总电压，即电源电压.在S闭合后，L1和L2的状态并不会改变电源电压，电压表V的示数不变；在其中一盏灯灯丝烧断的情况下，会导致一条支路断路，由于任意一条支路的电流都小于干路电流I，所以电流表A的示数变小.

例4  如图5所示的电路，电路闭合之后，L1和L2都能正常发光，分析当出现电路故障后，电流表和电压表示数的变化：L1灯丝断开、L1灯丝短路、L2灯丝断开.

解析  首先，分析L1和L2的关系，可以确定L1和L2为串联关系，因此电流表测量电路电流，电压表测试L2两端的电压.对于L1灯丝断开的情况，可以判断电路处于断路状态，电路中不再有电流，电源也无法给L2供电，所以电流表A的示数下降到0，电压表的示数下降到0；在L1灯丝出现短路问题时，可以忽略电路中的L1，将L1视为导线，此时电源电压不变，电路总电阻降低，所以电流表示数提升，由于L2的电阻不变，在电流增大的情况下两端电压升高，所以电压表V的示数增加；当L2灯丝断开时，L2所在的电路断路，由于电压表V的阻值较大，导致电路电流降低，因此L1的分电压减少，线路只有极小的电流通过，电流表A示数减小，此时电压表测量电源电压，因此电压表示数增加.

3  开关通断导致的电流表、电压表示数变化

例5  如图6所示，电源电压不变，当开关S闭合时，电表会怎样变化？

解析  R1和R2为串联关系，在开关S闭合之前，电压表测量R2电压，电流表测量电路的总电流，在开关S闭合之后，R1被短路，电压表继续测量R2两端电压，电流表测量流经电压表的电流.电源只对R2供电，因此R2两端电压增加，电压表示数增大，但是由于电压表电阻较大，因此电流表示数降低.即电流表示数减小，电压表示数变大.

例6  如图7所示电路，设电源电压保持不变，灯L正常发光.分析在开关S闭合之后，L的发光情况，以及电压表、电流表示数的变化.（增大、减小、不变）

解析  在开关S闭合之后，灯与电阻为并联关系，由于R的存在，所以L没有短路，因此L依然能正常发光；电流表测量电路电流，开关S闭合后，继续测量干路电流，由于并联后电路电阻降低，在电压不变的情况下，电路的电流会明显增加，所以电流表示数会增大；电压表测量电源电压，由于电源电压保持不变，因此电压表的示数不会改变.所以本题结果为：L会继续正常发光，电流表示数变大，电压表示数保持不变.

4  结语

进行电路表变化类型题的解析时，学生需要分析电路中耗电元件之间的串并联关系，然后确定每个电表所具有的功能.根据题目、电路中各种元件的特性，可以进行电路图的简化，从而获得更加清晰的电路图，确定电路各个元件之间的关系后进行讨论，并根据欧姆定律等确定结果.

参考文献：

［1］郑婷.初中物理电路故障的教学技巧和解题思路［J］.中学物理，2022，40（04）：61-65.

［2］黄绍锋.动态电路中电表示数变化的判定［J］.湖南中学物理，2009（05）：56-57.