高中物理直流电路的动态分析

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1、直流电路的动态分析　　在闭合电路中，只要外电路中的某一电阻发生变化，将会引起电路中各处的电流、电压和电功率发生变化，可谓“牵一发而动全身”。本文不涉及电路结构的改变，主要分析外电路中只有一个元件的阻值发生变化而引起的连锁变化，并给出这类问题的分析思路，得出这类问题方便、简捷的定性判断方法。 　　一、程序法 　　基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻值变化的部分入手，由串并联规律判知R总的变化情况，再由欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况，其一般思路为： 　　（1）确定电路的外电阻R外总如何变化； 　　

2、①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小） 　　②若开关的通断使干路的用电器增多，总电阻增大；若开关的通断使并联的支路增多，总电阻减小。 　　③如图所示为滑动变阻器分压式电路，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器（灯泡）并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相串联（以下简称串联段）；设灯泡的电阻为R灯，滑动变阻器的总电阻为R，并联段电阻为R并，则总电阻为：、  　　由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压式总电阻的变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。 　

3、　（2）根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化； 　　（3）由U内=I总r确定电源内电压如何变化； 　　（4）由U外=E－U内确定电路的外电压（路端电压）如何变化； 　　（5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化； 　　（6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。 　　 　　例1（09年广东物理10）如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2，则下列表述正确的是（   ）  　　A．电源输出功率减小 　　B．L1上消耗的功率增大 　　C．通过R1上的电流

4、增大 　　D．通过R3上的电流增大 　　解析：在合上S2之前，三灯泡都能正常工作，合上S2之后，并联的支路增多，总电阻减小，那么I总增大，即流过R1的电流增大，C正确；电源的输出功率为P出=EI，可见电源的输出功率增大，A错误；R1两端的电压增大，内阻不计，则并联部分的电压减小，，IL1减小，IR3减小，则L1消耗的功率减小，通过R3电流减小，B和D错误；故答案为C选项。 　　例2（07年宁夏理综）如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1．　A2和V的示数分别为I1

5、、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（   ） 　　A．I1增大，I2不变，U增大 　　B．I1减小，I2增大，U减小 　　C．I1增大，I2减小，U增大 　　D．I1减小，I2不变，U减小 　　解析：将R2的滑动触点向b端移动，滑动变阻器的有效电阻变小，因此，整个电路的电阻减小，总电流增大，电源内电压增大，路端电压减小，即U减小；又总电流增大，内电压增大，流过R3的电流增大，R3分得的电压增大，则并联部分电压U并减小，电流表A1示数I1减小；利用节点电流关系可知：总电流增大，电流表A1示数I1减小，电流表A2示数I2增大。故答案为B

6、选项。 　　小结：上述的分析方法可称之为因果递推法，其要点是从变量开始，由原因导出结果，逐层递推，最后得出题目的解。一般顺序是：先电阻后干路电流；先内电压，后外电压；先固定电阻的电压，后变化电阻的电压；先干电流后并联支路上的电流。优点是顺藤摸瓜，思路明确，容易掌握。但美中不足的就是不够简捷。 　　二、“串反并同” 　　“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。 　　“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都

7、将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 　　例3（09广东物理）电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是（   ）  　　A．电压表和电流表读数都增大 　　B．电压表和电流表读数都减小 　　C．电压表读数增大，电流表读数减小 　　D．电压表读数减小，电流表读数增大 　　解析：（方法一）当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，接入电路有效电阻增大，因此，整个电路的总电阻增大，总电流减小，电源内电压减小，路端电压增大，即电压表读数增