“动态电路分析”之我见

莫小

摘要：“动态电路问题”是物理电学部分一项重要的考核内容，一直是各市区中考中必考的题型，它能很好地考察学生对电路的分析和理解能力。將“动态电路问题”作为一个“专题”进行分析、视为“重点”进行突破，是多数师生共同的愿望和获取高分的必经之路。只有对相关命题的设问进行归类整理，并且能够举一反三，才能做到胸有成竹、决胜于考场之上。

关键词：动态电路 分析 之我见

一、专题概述

电路中开关的断开与闭合、滑动变阻器滑片的移动，会带来电路连接方式、电路工作状态、电阻中电流和电阻两端电压的变化，这类电路被称为动态电路。“动态电路问题”是物理电学部分一项重要的考核内容，一直是各市区中考中必考的题型，它能很好地考察学生对电路的分析和理解能力。将“动态电路问题”作为一个“专题”进行分析、视为“重点”进行突破，是多数师生共同的愿望和获取高分的必经之路。

解决“动态电路问题”的思路分析：

1.根据电路元件的连接方式，判断是串联电路还是并联电路；

2.由于开关的断开和闭合、滑动变阻器滑片的移动，导致电路中的电阻如何变化；

3.根据电阻的变化，判断电路中电流的变化，最后判断所对应的电压如何变化。

二、开关的“通”与“断”对电路的影响

开关的断开或闭合会引起电路连接的变化，所以正确判断电路的连接方式情况是解题的关键。

计算题解题方法指导：正确画出开关断开或闭合时的电路图，抓住两个“不变”，即同一电路在（开关断开或闭合）不同状态下电源电压不变、电阻的阻值不变，且经常利用电源电压相等列等式求解。

本文中，我们重点研究电表示数变化和电灯亮度变化情况的判断，分析过程图解：

开关的断开与闭合→元件连接方式改变→电阻如何变化→抓住不变的“量”（比如：电源电压和定值电阻的阻值）列等式→电流表和电压表示数的变化、电灯亮度的变化（电灯亮度由实际功率决定）。

常用到的知识有：

1.在串联电路中，串联的电阻个数越多、电阻值越大，总电阻越大。

2.在并联电路中，并联的总电阻小于任一支路的电阻；并联的支路越多，总电阻越小。

3.在并联电路中，某一支路的电阻变小，则总电阻变小；某一支路的电阻变大，则总电阻变大。

例题分析：（2017年福建中考）如图所示，闭合开关S1、S2，电路正常工作，现只将S2断开，则：（ ）

A.电流表示数减小，电压表示数不变；

B.电流表示数增大，电压表示数不变；

C.电流表示数减小，电压表示数减小；

D.电流表示数增大，电压表示数增大。

解析过程：

S2断开→电路由R1与R2并联变为只有R1的串联电路→电路总电阻值变大→而电源电压不变，由欧姆定律得干璐中电流即电流表示数变小→但电压表测量的是路端电压即各支路两端电压，恒等于电源电压不变，所以电压表示数不变→选定A答案。

方法思路提升：分→总→分

分（从变化的开关或支路入手）→总（抓住电源电压不变，一定回到总电阻和总电流如何变化上来）→分（抓住定值电阻阻值不变，再回到支路讨论；变化的那条支路留到最后讨论）

三、滑动变阻器对电路的影响

1.串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置变化引起的变化问题。

解决此类问题常用到知识：

（1）串联电路中，若一个电阻增大，总电阻也增大，而总电压不变，总电流减小。

（2）串联电路中，若一个电阻增大，它分配的电压也随之增大，而总电压不变，其他电阻的分压则会减少。

例题分析：如图所示电路，电源电压保持不变，闭合开关S后，滑动变阻器滑片P向左移动的过程中（不考虑灯丝的电阻受温度的影响），下列说法正确的是：（ ）

A.电流表示数逐渐变小； B.电压表示数逐渐变大；

C.滑动变阻器两端的电压逐渐变大； D.小灯泡的亮度逐渐变暗。

解析过程：

判断此电路为串联电路，且电压表测量的是电灯两端电压→滑片P向左移动→R滑变小→R总变小→I总变大→得到电流表示数应该变大，排除A选项→由欧姆定律得电灯两端电压即电压表示数应该变大，得出B选项正确，同时得出电灯的实际功率应该变大，电灯变亮，排除D选项→但电源总电压不变，所以滑动变阻器两端分得电压应该减小，排除C选项。

方法思路提升：分→总→分

分（从滑片的移动方向入手）→总（抓住电源电压不变，一定回到总电阻和总电流如何变化上来）→分（抓住定值电阻阻值不变，再回到定值电阻两端电压上来；根据串联分压，而电源电压不变，得到滑动变阻器两端电压变化情况，即滑动变阻器两端电压变化情况留到最后讨论）

方法总结：

（1）串联电路中，若R滑增大→则R总增大→I减小；若R滑减小→则R总减小→I增大。

（2）串联电路中，若R滑增大→则U滑增大→U定减小；若R滑减小→则U滑减小→U定增大。

2.并联电路中滑动变阻器滑片P位置的变化引起的变化问题。

解决此类问题常用到知识：

（1）各支路互不影响，变阻器只影响所在支路电流，其他支路电流不变。干路电流随变阻器所在支路电流的变化而变化，且增大或减小的量一样。

（2）某一条支路上的电阻增大，R总也将增大，而总电压不变，I总将减小；反之亦然：某一条支路上的电阻减小，R总也将减小，而总电压不变，I总将增大；

例题分析：如图所示电路，电阻1、变阻器1并联，且电阻1为定值电阻，变阻器1为滑动变阻器，电流表2测量电阻1电流I1，电流表3测量变阻器1电流I2，电流表1测量干路电流I，U测量电阻1电压，电源电压U不变。求：当滑片P向左滑动时，各电表示数变化情况。

解析：当滑片P向左滑动时，变阻器1阻值变大，由欧姆定律得I2减小，而I1不变，则I=I1+I2减小，即电流表3示数减小，电流表2示数不变，电流表1示数减小；电压表示数不变，始终等于电源电压。

方法总结：

（1）并联电路中，若R滑增大→则I滑减小→I总减小；若R滑减小→则I滑增大→I总增大。

但其他支路电流不变。

（2）并联电路中，若R滑增大→则R总增大→而U不变；若R滑减小→则R总减小→而U不变。

精典题再讲解：如图所示，当开关1闭合时，滑动变阻器的滑片P向左移动的过程中（ ）

A.电流表1示数变大，灯泡亮度变暗；

B.电压表2示数与电流表1示数的比值变大；

C.电流表2示数变小，电压表示数不变；

D.电压表2示数与电流表2示数的比值变小。

解析：当滑片P向左移动时，滑动变阻器1连入电路的阻值变小，由前面归纳的规律可知：“若R滑减小→则I滑增大→I总增大”。故电流表2示数变大，电流表1示数也变大；而电压表示数即为电源电压，保持不变，即电压表2示数不变。所以，电压表2的示数与电流表1、电流表2的示数的比值都变小。故B、C错，D正确。电灯1不受滑动变阻器影响，即电灯1亮度不变，A错。

说明：本题中电压表示数与电流表示数的比值的大小也可以根据其比值等于电阻来判断：如电压表2示数与电流表2示数的比值为R滑，电压表2示数与电流表1示数的比值为并联电路总电阻R总，因R滑减小，所以R总减小，故两个比值都减小。

四、实际生活中的动态电路——由传感器引起的变化问题。

“传感器”经常在电学动态电路题目中出现，其解题思路与“滑动变阻器滑片P位置的变化引起的变化问题”一样。一定是现实生活中的某些因素（比如：压力、声音、光照、气体含量等等）引起变阻器阻值的变化，从而引起电路中电流的变化，进而引起各电表示数的变化或电灯亮度的变化。因此，解决此类问题常用到的知识与解决“滑动变阻器滑片P位置的变化引起的变化问题”的知识一样，第一步还是需要判断电路是串联还是并联，第二步是寻找题设信息：看看变阻器阻值受什么影响？怎样影响？

例题分析：如图所示，是童童设计的压力传感器的原理图，其中弹簧上端和滑动变阻器的滑片P固定在一起，AB间有可收缩的导线，R1为定值电阻。当闭合开关S，压力F增大时，电流表与电压表示数变化情况是：

A.电流表、电压表示数都变大；

B.电流表、电压表示数都变小；

C.电流表示数变大，电压表示数变小；

D.电流表示数变小，电压表示数变大。

解析：如图，滑动变阻器和定值电阻R1串联在电路中，电流表测串联电路中的电流，电压表测滑动变阻器两端电压。压力F增大时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，根据欧姆定律可知通过电路的电流变小，电流表测电路中的电流，故电流表的示数变小；R1为定值电阻，因为U1=IR1，所以R1两端的电压变小，串联电路总电压等于各分电压之和，所以滑动變阻器两端电压变大，电压表测其电压，故电压表的示数变大.或者利用串联电路有分压作用分析：在串联电路中，电阻越大，分压越大。滑动变阻器的电阻变大，分压变大。

可见，“动态电路”问题实质就是电路中开关的断开与闭合、滑动变阻器阻值的变化，带来的电路连接方式、电路工作状态、电阻中电流和电阻两端电压变化的问题，只要我们把本文列举的几类典型例题的解题方法熟记于心，做到“举一反三，触类旁通”，就可以确保在考试中拿到该类题的分数。