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动态电路中电表示数变化分析

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祖美玉

[摘要]利用电学规律解决动态电路中电表示数变化问题，对深化欧姆定律在电学问题中的应用具有较强的指引作用，同时对提升学生运用欧姆定律分析和解决动态电路问题有积极的作用。

[关键词]动态电路;欧姆定律;电表示数;滑动变阻器

[中图分类号]G633.7

[文献标识码] A

[文章編号] 1674-6058（ 2020） 35-0061-02

动态电路中电表示数变化问题需要综合利用欧姆定律等知识进行分析解决，对学生进一步理解欧姆定律，串、并联电路中电流、电压之间关系等有较好的促进作用。下面结合例题对动态电路中的电表示数变化问题进行分析探讨。

【问题背景】如图1所示，电压保持不变，S闭合，在向右移动滑片P时（）。

A.A1变小，V变小

B.A2变大，V变大

C.V与A1比值不变

D.V与A，比值不变

解析：从电路图中可以看出，这是一个并联电路，电阻R1和R2组成并联电路，电流表A1与A2分别测量R1及干路电流，电压表V测量R1（或R2或电源）两端的电压，当向右移动滑片P时，由于电阻R1和R2并联，电阻R1电压不变，根据欧姆定律I= U/R可知：通过R1的电流不变，即电流表A1示数不变;电压表V测电源电压，所以示数也不变;由于滑片P向右移动时R2接入电路的电阻变大，根据并联电路电阻特点可知，电阻R1和R2并联的总电阻也变大，所以此时干路电流变小，即电流表A，示数变小;根据并联电路电压相等，所以电压表V示数与电流表A1示数的比值，即为电阻R1的阻值不变。答案选C。

点评：在分析电路中电表变化规律时，第1步需要分析电路连接方式，第2步分析电表分别测量哪个电阻（或电器）的物理量，第3步利用电学规律对动态电路进行分析，从而判断电表示数的变化关系。

【拓展变式1】电表动态变化关系引起物理量的变化

解决滑动变阻器滑片移动引起电表示数动态变化问题的关键是找出动态变化物理量之间的关系，建立相应的关系式。

[例1]在图2甲所示的电路中，电源电压不变，Ro是定值电阻，R是变阻器。S闭合后，当滑片P移动时，电流表A对应的示数，随变阻器有效阻值R变化的关系如图2乙所示，电压表V对应的示数U随变阻器有效阻值R变化的关系如图2丙所示，则R0=___ Ω，电源电压U=____ V。

解析：本题是在闭合开关S后通过移动滑片P改变滑动变阻器接入电路的电阻。

由图2乙可知，滑动变阻器接人电路的阻值R1=20 Ω时，电路中的电流I1=0.4 A。

点评：在分析滑动变阻器滑片移动引起电表示数动态变化情况时，要能分析出由滑动变阻器滑片移动引起电阻是如何变化的，找出电表示数变化规律与图像之间的关系，从图像切入，破解相关问题。

【拓展变式2】电表示数变化量由变阻器滑片移动引起

变阻器滑片移动引起的电路变化，本质上是电路中阻值发生变化，从而引起电路中其他物理量的变化，为此，需要根据题意找出物理量变化前后的关系，再利用差值法分析由电表引起的物理量变化。

[例2]电源电压E-定的电路中（图3），R0是变阻器，R1、R2是定值电阻，且R1

A.△U0>△ U1>△ U2

B.△I0>△I1>△I2

C.△U0=△U1>△U2

D.△I0<△I1<△I2

解析：观察电路图发现，Ro与R2组成并联电路，再与R1串联，干路电流由A1测量，R2的电流由A2测量，R0的电流由A0测量。

根据题意，变阻器Ro的滑片移动时产生了变化，导致整个电路发生了变化。为讨论方便，分别用“、U1、U2表示电阻R0、R1、R2两端的电压，分别用I'0、I'1、I'2表示变化后，流经R0、R1、R2的电流。

首先分析电压变化问题。

答案选B。

点评：滑动变阻器滑片移动引起电表示数变化量大小关系的研究，需要对所设问题进行探讨。引起电表示数变化的原因，从题意中寻找电表示数变化前与变化后物理量之间的关系，再结合欧姆定律及相关推导规律对电路中要求的电流、电压变化量进行分析。

【拓展变式3】由I-U图像中电表示数变化规律寻找各物理量之间的关系

根据I-U中各个物理量变化趋势以及变化量之间的关系，分析出物理量变化的根本原因，再利用电学规律对由I-U图像中电表变化规律寻找各物理量之间的关系进行分析。

[例3]电源电压一定的电路如图4甲所示。S闭合，从右端移动滑片P到左端的过程中，如图4乙中的A、B是定值电阻R1、R2的I-U图像，但不知道具体的对应关系。则以下说法正确的是（）。

A.电阻R1的I-U图像是图线A

B.电源电压等于18V

C.电阻R1为20Ω

D.R2最大值等于30 Ω

答案选BC。

点评：由I-U图像中电表示数变化规律寻找各物理量之间关系的本质在于：分析好图像变化趋势，再结合题意，运用电学规律，寻找动态电路中最值位置时的图像值，并依据相关规律进行分析，进而解决问题。

[参考文献]

[1]中华人民共和国教育部.义务教育物理课程标准（2011年版）[s].北京：人民教育出版社，2012.

[2]侯中柱.动态电路中常见量的变化规律[J].数理化学习（初中版），2015（3）：29-30.

[3]侯中柱.从电路连接方式谈范围确定[J].数理化学习（初中版），2015（6）：34.

（责任编辑易志毅）

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