2023年初中物理電學(xué)綜合問題難點(diǎn)：有關(guān)“電路變化”的分析和計(jì)算

有關(guān)“電路變化”的分析和計(jì)算

變化電路主要是通過開關(guān)或滑動(dòng)變阻器的改變來引起電路變化的。電路中有多個(gè)開關(guān)，通過開關(guān)閉合和斷開的狀態(tài)變化，往往會(huì)使各用電器的連接關(guān)系發(fā)生變化，而滑動(dòng)變阻器則通過滑片來改變其連入電路的有效電阻，從而使電路中的各電器的電壓、電流、電功率等數(shù)值發(fā)生變化(也有改變電路結(jié)構(gòu)的)。

分析電路變化的方法一般可分為四步：

1. 從變化電阻人手。

2. 由串并聯(lián)電路的特點(diǎn)，看電阻的變化情況。

3. 一般電源的電壓是不變的，由總電壓(電源電壓)不變，得出總電流的變化情況。

4. 根據(jù)電路特點(diǎn)以及題意，由歐姆定律來判斷部分電路電流,電壓,電功率的變化。

1.開關(guān)的通、斷造成電路的變化

當(dāng)開關(guān)處在不同狀態(tài)時(shí)，由于斷路和短路，接入電路中的用電器，及其用電器之間的連接方式一般要發(fā)生變化，因此首先要在原電路的基礎(chǔ)上畫出各種情況下的實(shí)際等效電路。畫圖時(shí)注意應(yīng)用串并聯(lián)知識(shí)、去除電表再還原法、局部短路法等知識(shí)的應(yīng)用。

例1

如圖5所示

電路中，電源電壓保持4伏，L1的電阻為4歐，L2、L3的電阻均為16歐

求：⑴S1、S2都斷開時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)。

⑵S1、S2都接通時(shí)，整個(gè)電路消耗的電功率。

例題分析：在題中的當(dāng)開關(guān)處于閉合或斷開的兩種情況下電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，可進(jìn)行電路的改畫，見圖6。

2.滑動(dòng)變阻器變化問題

滑動(dòng)變阻器連入電路中的有效電阻發(fā)生變化了，或是引起電路結(jié)構(gòu)的變化，或是引起電路中電壓、電流、電功率的變化。有關(guān)滑動(dòng)變阻器的此類型問題，解題關(guān)鍵是：

⑴弄清滑動(dòng)變阻器原理

，滑片滑動(dòng)時(shí)電阻是變大還是變小?

⑵弄清物理量是否變化

，，其它的物理量都是可變化的;

⑶弄清電壓表讀數(shù)讀出的是哪一個(gè)電器兩端的電壓；

⑷反復(fù)利用串并聯(lián)電路中各量的公式以及歐姆定律來求解

，注意要一一對(duì)應(yīng)。

例1

如圖8所示電路中，電源電壓不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)變化情況是[　B　 ]

A、電流表和電壓表的示數(shù)變大;

B、電流表和電壓表的示數(shù)變小;

C、電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大;

D、電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小。

例2

如圖所示當(dāng)開關(guān)S閉合后，滑動(dòng)變阻器的滑片P在B端時(shí)，電壓表的示數(shù)為9V，電流表的示數(shù)為0.15A;滑片在中點(diǎn)C時(shí)電壓表的示數(shù)為6V。

求：(1)滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值;(2)電源的電壓和R1的阻值.。(3)電路的最大功率P

利用不變量（如電源的電壓、定值電阻）列方程，兩個(gè)未知數(shù)，列兩個(gè)方程求解。

解　解題思路：

由題意知R1與R2是串聯(lián)關(guān)系，電流表測(cè)總電流，電壓表測(cè)R2電壓。

(1)滑動(dòng)變阻器的滑片P在B端時(shí)，這個(gè)時(shí)候滑動(dòng)變阻器連入電路中為最大阻值。

R2最大=U2/I=9v/0.15A=60歐

(2)P在C處：RAC=1/2R2 =30歐

R=R1+RAC=R1+30

U=IR=UAC/RAC(R1+30)=6/30(R1+30)①

P在B處：R=R1+RAB=R1+60

U=IR=0.15(R1+60)=0.15(R1+60)②

解①②方程組得：U=18V　R1=60歐

(3)由P=U2/R知，U一定，R最小，則P最大，而P在A處時(shí)R2最小　此時(shí)R=R1=60

P最大=U2/R=18×18/60=5.4W

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