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1、关于电路变化问题的定性分析在初中物理的电学习题中，经常会遇到这样一类问题：电源电压不变，由于可变电阻阻值变化，或者说某个开关闭合或断开引起阻值变化，然后让你判断电路的电流、各电阻两端的电压以及电功率怎样变化。学生对这样的问题感到非常棘手，其实这是有规律可循的。首先弄清电路的串并联关系，然后根据电压、电阻、电流间的变化关系，在寻找变量的同时，要注意哪些是不变的物理量， 便可以顺利解决问题。因为电阻、 电流和电压是彼此关联的， 要想处理好这类问题，主要解决好以下几个环节：局部电阻的变化整个电路的电阻的变化总电流的变化局部定值电阻电压的变化局部电流的变化。下面我们就几个案例进行分析。一、滑动变阻器阻
2、值的变化问题例 1 在如图 1 所示的电路中， R1 是定值电阻， 电源电压 U 保持不变，当滑动变阻器滑片向右移动时，电压表、电流表的示数如何变化？分析滑片向右移动时， 滑动变阻器接入电路的电阻 R2 变大，由于 R1 是定值电阻，所以串联电路的总电阻R 串 R1 R2变大，串联电路的电流I U/R 串，因 U 恒定不变， R 串变大，所以 I 变小，电流表示数就变小。定值电阻两端的电压U1 IR1 ，因为 I 变小，而 R1 不变，所以 U1 变小，电压表示数变小。 即分析思路流程如下 （表示增大， 表示减小） ：第 1页思考：若要判断滑动变阻器两端电压U2，能否根据U2 IR2来判断 U
3、2 的变化？回答显然是否定的，因为I 和 R2 都是变化的，而此时的问题切入点应是R2 的阻值不变，再根据U2 U U1，因 U 恒定不变， U1 减小，则 U2 增大分析思路流程如下：例 2 如图 2 所示。当滑动变阻器滑片向右移动时， 各电压表、电流表的示数如何变化？解析根据电路特点可以确定R1 和 R2 并联。电压表测量的是R2 或 R1 两端的电压，也就是电源的电压，电流表A，A1 和A2 分别测量的是通过干路、R1 和 R2 支路的电流。其实，这个问题的关键在于并联电路的电流、电压和电阻的关系。滑动变阻器连入电路的阻值虽是增大的，但直接接在电源的两端，引起了总电阻的变化，但并没引起总
4、电压的变化，所以它只改变滑动变阻器这一支路电流，并不能改变 R1 支路电流。分析思路流程如下：例 3 如图 3 所示电路，当滑片向左滑动时，各电表的示数如何变化？分析此问题关键是分析电路， R1和 R2组成了一个串联电路，但 R1 滑片的一端接在电压表上，也就是说滑动变阻器的滑片并不能改变整个电路的总电阻，所以电路的电流并不改变，电压表测量的是加在滑动变阻器 R1 右面部分的电阻与 R2 两端的电压之和。分析思路流程如下：第 2页例 4 如图 4 所示电路，当滑片向右滑动时，各表的示数如何变化？分析此电路是混联电路，R1 和 R2 并联再与 R3 串联，电流表A1， A2，A3 分别测通过 R
5、1、 R2 和干路的电流，电压表测量的是滑动变阻器两端的电压，滑动变阻器的阻值增大，并联电路的等效电阻没有变化，当滑片向右滑时，R3 变小，则R总变小，总电流变大， 这时的切入点是 R 并不变， U 并变大，因而 I1 和 I2 变大，又由于 U 不变， U3 变小。分析思路的流程如下：例 5 如图 5 所示，当滑片向右滑动时（不包括最右端） 。各表示数变化情况？分析这是一个混联电路，但滑动变阻器在一支路上，当滑片向右滑动时， 接入电路的阻值减小，则并联部分的阻值减小。总阻值减小，总电流增大，此时切入点是干路上的电阻R3，由于 R3 的阻值不变，所以U3 变大， U 并变小，流过R1 的电流变
6、小，总电流变大，流过R2 的电流变大。分析思路的流程如下：例 6 电路如图 6 所示，电源电压 U 6V 恒定不变，定值电阻R10，滑动变阻器最大值 Rm20。关于滑动变阻器消耗的功率，下列说法正确的是（）A当滑片P 在 a 端时。滑动变阻器消耗的功率为零B当滑片P 在 ab 中点时，滑动变阻器消耗的功率为0 9W第 3页C当滑片P 从 a 端移动到b 的过程中，滑动变阻器消耗的功率逐渐变大D滑片 P 从 a 移动到 b 的过程中，滑动变阻器消耗的功率先变大后变小分析这个问题难点在于不是求滑动过程中定值电阻的电功率的变化关系，而是求滑动变阻器消耗的电功率的变化关系。如果高中阶段用极值的方法解得
7、当 R Rpa，滑动变阻器消耗的电功率最大，但在初中阶段学生的数学知识储备不足，而且又是一道选择题。所以此时只能用特殊值法和排除法，分别算出滑片在点 a，b 和中点时的电功率的大小并进行比较，也可以得出三者的关系。 , 。则；，则；，则所以，此题正确答案为选项ABD。例 7 如图 7 所示，当变阻器的滑片 P 置于某位置时， R1、 R2 两端的电压分别为 U1 和 U2，当滑片 P 置于另一位置时， R1， R2 两端的电压分别为 U1和 U2，若，则（ ）ABCD无法判断哪个大分析如果将图7 变换为图 8 就能非常方便地解决问题。当 R1第 4页增大时，总电阻增大，电压不变，电流I 变小，
8、 R0 和 R2 是定值电阻，可以把R0 和 R2 看做是一个电阻R，所以电阻R上的电压减小值是U1 的增大值，即。则分析思路的流程如下：二、开关的闭合与断开问题这类问题也可以使电路中的电流、电阻和电压及电功率发生变化，分析此类问题同样应注意哪些是不变的物理量，然后根据串并联关系，依据不变量推导变量的变化规律。例 8 在如图 9 所示的电路中， R1、R2 是定值电阻，电源电压U 保持不变。当开关S1 由断开变为闭合时，电压表、电流表的示数如何变化？分析开关S1 断开时， R1 与 R2 组成串联电路， 电压表测量的是 R1 两端的电压，它只是总电压的一部分，电流表测量的是串联电路中的电流；而
9、当开关 S1 闭合后， R2 被短路，电路中只有 R1，电压表测量的仍是 R1 两端的电压即总电压，故电压表的读数变大，电流表此时测量的是通过电阻R1 的电流，故电流表的读数变大，分析思路如下：综上所述，我们分析此类问题时，应从“局部整体局部”这一“不变”的原则来应对“万变”的电路变化，我们应紧紧把握哪些物理量不变，并以此为切入点，然后在分析问题的过程中运用逻辑推理的方法，使这一问题像做“多米诺骨牌”游戏一样，前一个扣倒后一个，后一个再扣倒后一个，第 5页如此下去，其中体现了逻辑的美感，但这种美感是建立在缜密的思考过程与严谨的定性计算的基础上，因此要求学生有宽阔的视野和扎实的基本功。第 6页