直流电路变化的动态分析.doc

直流电路变化的动态分析 电路变化主要包括两种情况，一是由于电路中部分支路的接通或断开引起电路结构的变化，从而引起电路中有关物理量的变化；二是由于部分电路中某个电阻发生变化（例如：滑动变阻器滑动触头位置的改变），同样会引起电路中相关物理量的变化。那么如何进行电路变化的动态分析，我们分析的理论依据是闭合电路欧姆定律，及部分电路欧姆定律，以及串联分压、并联分流等规律。首先，要根据闭合电路欧姆定律，在IE/R+r中，电源电动势E和内电阻r不变，由于电路结构的变化，会引起外电阻的R变化，导致干路电流I和路端电压U的变化，再利用部分电路欧姆定律（在使用欧姆定律IU/R，必须牢记I、U、R是对同一部分电路而言的，三个物理量中任意一个发生变化都可能引起其它两个量的变化。）来讨论各支路中的相关物理量的变化，进而讨论干路中的各个物理量的变化。其次，分析电路变化时，一般的顺序是先从变化部分开始，按照先总后分，先干路后支路，先固定电阻，后变化电阻的顺序进行分析。下面根据其以上方法具体分析一些实例：一、由于某部分电路的断开或接通，会引起电路中相关物理量的变化。R3R2krAVR1例1如图所示，当K闭合时，两电表的读数变化情况是：（ ）A V 、A 读数变大B V 、A 读数变小C V的读数变大，A的读数变小D V的读数变小，A的读数变大解析：当K闭合时，由于并联的支路的个数增加，由并联知识可知：外电阻R减小，由闭合电路欧姆定律I/ R+ r知，干电流I增大，通过分析路端电压U=I r减小，所以伏特表V的读数变小，即R2两端电压减小，由部分电路欧姆定律I2= U2/ R2安培表A的读数变小，正确答案应选BR4R3R2R1AV例2、如图所示，由于某一电阻发生断路，导致电压表和电流表示数均比该电阻未断开时要大，则这个断路的电阻可能是：（ ）AR1 BR2 CR3 DR4解析：若R1断路，由并联电路特点，可知总电阻R变大，由IE/ R+ r，得总电流I变小，由U=I r知路端电压增大，得R2的两端电压U2增大，通过对I2= U2/ R2分析，知电流表的示数变大，故选项A正确；若R2断路，知电流表的示数为零，故选项B错误；若R3断路，电压表的示数为零，故选项C错误；若R4断路，由并联电路知识特点，可知总电阻R变大，由I/ R+ r，得总电流I变小，由U=I r知路端电压增大，得R2的两端电压U2增大，通过对I2= U2/ R2分析，知电流表的示数变大，故选项D正确；本题正确选项为AD。rR3R2R1kVVA2例、如图所示的电路中，电源的电动势为，内电阻为r，电键k原来是断开的，现将k闭合，电路中的电流表及电压表的示数将如何变化？解析：当k闭合时，变为R1和R2并联，即R12的总电阻变小，R12又和R3串联，得总电阻R变小，由I/ R+ r，得总电流I变大，所以电压表V的示数将变大；若把R3当成内电阻，由于总电流I变大，通过U=I r知路端电压变小，即R2的两端电压变小，即电压表V的示数将变小，通过对I2= U2/ R2分析，知电流表A2的示数变小。 注：当电路中任一部分发生变化时，将会引起电路中各处得电流和电压随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”，判断此类问题时，应先由局部得变化推出总电流的变化，路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响。 二、由于部分电路中的某个电阻发生变化或电路中的滑动变阻器的阻值改变，也会引起电路中相关物理量的变化。例如图所示的电路当中，A、B、C、D是四只完全相同的灯泡，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，下列说法正确的是：（ ）PDCB, rR0AA A灯变亮， BB灯变亮， C C灯变亮， DC灯变亮；解析：当滑动变阻器的滑动触头P向下移动时R0的使用电阻值增大，得外电阻R的电阻值增大，由I=/R+r，可知干路电流I减小，而U=I r，得路端电压升高，所以A灯的两端电压UA升高，由PA=UA2/RA，可知A灯变亮；同时I=IA+IB，而IA增大，得IB减小，可知B灯变暗；又因UB= IBR B，可知UB减小，而U=UB+UC ，得UC增大，知C灯变亮；又因IB =IC+ID , 而IB减小，IC增大, 得ID减小,由PD= ID2 RD，可知D灯变暗；正确答案应选A、C。例、在如图所示的电路中，R1 、R2、R3和R4皆为定值电阻，R为可变电阻，电源的电动势为，内电阻为r。设电流表的示数为I，电压表的示数为U，当R的滑动触头向图中a端移动时，下列说法正确的是：（ ）(2002年高考题)A I变大，U变小 BI变大，U变大C I变小，U变大 DI变小，U变小；解析：当R的滑动触头向图中a端移动时，R的使用电阻减小，从而导致并联支路部分的电阻减小，由并联特点，知并联部分的总电阻减小，即R245的电阻减小，可知外电路的总电阻减小，由闭合电路欧姆定律I总/ R+ r知，干电流I总增大，通过分析，路端电压UI r减小，所以伏特表V的读数减小，所以U变小；而路端电压UU1+U245+U3，通过分析得U1I总R1增大， U3I总R3增大, rR4R3bRaR1R2AV可知U24的电压减小，U24I24（R2+ R4），由于R2和R4的电阻不变，得到I24减小，可知电流表的示数减小，所以I变小，最后知本题正确答案是D例、如图所示的电路中，电源的电动势和内电阻r恒定不变，电灯L1恰能正常发光，如果滑动变阻器R0的滑片向b端滑动时，则：（ ）A电灯L1更亮，安培表的示数减小； B电灯L1更亮，安培表的示数增大； C电灯L1变暗，安培表的示数减小； D电灯L1变暗，安培表的示数增大； ,rPRbaL1AR0解析：如果滑动变阻器R0的滑片向b端滑动时，R0的使用电阻增大，即并联支路的电阻增大，最后并联电路的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律I/ R+ r知，干电流I减小，所以安培表的示数减小；通过分析，路端电压UI r增大，所以L1两端电压增大，由PU2/ R L1得电灯L1更亮；所以正确答案选A。总之，对于变阻器滑片移动或电键断开、闭合等电阻变化引起电路的物理量变化的问题，应理解闭合电路是一个整体，某一部分的电阻或电动势发生变化时，一般来说电路其他部分的电压、电流、电功率等都会发生变化，即“一动百动”。应注意分析电路中的变量和不变量，“抓定量，看变量”。如电源一定，即电源的电动势和内电阻认为是不变量；电路结构一定，则指外电路各电阻元件的串、并联关系不变，当某个电阻元件的阻值变动时，