课 题电路动态分析

目标
认识变化的电路，准确找出变化前后两电路的变化

重点、难点
动态电路的连接方式，动态电路的电阻、电流和电压
知识回顾：
串联分压、并联分流

电路动态分析
知识点 一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
1．串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
[例1]如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断A表和V表的变化。
分析：本题中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“→”表示引起电路变化；“↑”表示物理量增大或电表示数增大；“↓”表示物理量减小或电表示数减小。
P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓。
R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。
（判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。）
扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压 U2 将 ↑。推论：如果滑动变阻器R2 足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2 将不断增大，U1 将不断减小，I将不断减小。假设 R2 无限大，这时U2 将增大到电源电压，U1 将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。
[变式训练题]参考上图，在伏安法测电阻的实验中，若由于各种原因，电压表改接在滑动变阻器的两端，当滑片P向左移动时，请判断A表和V表的变化。

图1 图2 图3
[例2]如图2，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。
分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。此时可以容易地看出，这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。
电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。
[变式训练题] 如图3，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。
[例3]在如图4所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时 （ ）
(A)安培表示数变大，灯变暗。 (B)安培表示数变小，灯变亮。
(C)伏特表示数不变，灯变亮。 (D)伏特表示数不变，灯变暗。
分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析，小灯两端的电压也将变小，小灯的功率P=ULI也将变小，所以小灯的发光将变暗。
[变式训练题] 在如图5所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时（ ）
(A)伏特表示数变大，灯变暗。 (B)伏特表示数变小，灯变亮。
(C)安培表示数变小，灯变亮。 (D)安培表示数不变，灯变暗。

图4 图5 图6 图7
2．并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
[例4]如图6，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？
分析：并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V示数不变。
由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P向右移动时，对R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。
滑片P右移，R2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以A2示数也会变小。
[变式训练题] 如图7，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？

二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
1．串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
[例5]在如图8所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数将______，伏特表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。
分析：在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压，电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1了，因此电流表的示数将变大。
[变式训练题]在如图9所示的电路中，当电键K断开时，电阻R1与R2是________联连接的。电键K闭合时，电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

图8 图9 图10
2．并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
[例6] 在图10中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将________；电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
分析：本题的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的，所以电键闭合时，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。电压表是测量电源电压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。
[变式训练题] 在图11中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将________；电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

图11 图12 图13
三、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析
[例7]在图12中，当电键 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_____________________。
分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。
[变式训练题] 在如图13所示的电路中，电源电压等于6伏，合上电键后电压表示数为6伏。经分析得出，电路中可能发生的情况是：______________________________。
[例8] 在如图14所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则产生这一现象的原因可能是（ ）
(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。
分析：可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电表示数都不变，只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。
[变式训练题] 在图15所示的电路中,电源电压不变。闭合电键K，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，则 （ ）
(A)灯L可能变亮。(B)灯L亮度可能不变。(C)电阻R可能断路。(D)电阻R可能短路。

图14 图15 图16
[例9] 在图16所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是 ( )
(A)灯L1断路。 (B)灯Ll短路。
(C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。
分析：属于电路故障分析题。“—段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大，是小灯变亮的原因，一定是小灯L2突然变亮；电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。


随堂练习：
1.图17中，A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱。若将A、C分别与图中电路的导线头M、N相连接，闭合电键后，当滑动片P向右移动时，安培表的示数将______(填“变大”、“不变”或“变小”)；若将D与N相连接，接线柱______与M相连接，则闭合电键后，滑动片P向左移动时，伏特表的示数增大。

图17 图18 图19
2.在如图18所示的电路图中，当电键K闭合时 （ ）
(A)整个电路发生短路。(B)电流表示数变小。
(C)电流表示数不变化。(D)电流表示数变大。
3.在图19所示的电路中，当电键K闭合时，灯L1、L2均不亮。某同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断 ( )
(A)灯L1断路。 (B)灯L1短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。
4.如图20所示，电阻R1的阻值为20欧，R2为40欧，当电键K断开时，电流表A的示数为0.1安，则电源电压为______伏。若电键K闭合时，电流表A的示数为______安。

图20 图21 图22
5.在图21所示的电路中，电源电压为6伏。当电键K闭合时，只有一只灯泡发光，且电压表V的示数为6伏。产生这一现象的原因可能是 ( )
(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。
6.如图22所示，当滑片P向右移动时 ( )
(A)电流表A示数不变，电压表V示数不变。
(B)电流表A示数不变，电压表V示数变大。
(C)电流表A示数变小，电压表V示数变大。
(D)电流表A示数变小，电压表V示数不变。
7.如图23所示，闭合电键K，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表A的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

图23 图24
8.在电路中，发生了如图24所示的现象，已知电路中只有一处故障，且除两个灯泡外其余部分均完好，现有导线、电压表、电流表，在不拆开电路的情况下，请挑选合适的器材判断电路的故障，写出两种判断方法，包括所用器材、观察到的现象和结论：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。


欧姆定律精练
1如图105所示，电源电压为36伏特，灯泡L1电阻为10欧姆，闭合电键后，通过L2灯泡的电流强度是0.9安培，求干路中的电流强度和电路的总电阻。

2．如图106所示，已知电阻R1=6欧姆，通过R2的电流强度I2=0.5安培，通过R1和R2的电流强度之比为I1：I2=2：3求R2的阻值和总电压U。


3．如图107所示电路，当电键K闭合后，安培计的读数为2安培，伏特计的读数为6伏特，如果R1=3R2，求电阻R1、R2的值。


4．如图108所示，电源电压为15伏特，电阻R1=R2=10欧姆，求下列情况安培表和伏特表的示数。
(1)当K接通时；(2)当K断开时。

5．在图109所示电路中，已知电源电压为U，电路中的电阻为R1，通过安培表的电流为I1。若想得到通过安培表的电流为3I1，需要和R1并联一个多大的电阻R2？

6．在图110所示，R1=20欧姆，R2=60欧姆，电源电压为12伏特。
　　(1)当电键K1断开，电键K2与B端接通时，求R2两端的电压。
　　(2)当电键K1与C端接通，电键K2与A端接通时，求安培表中通过的电流强度。
　　

7．将2欧姆的电阻和6欧姆的电阻并联，如果2欧姆电阻上的电压为6伏特，那么通过每个电阻里的电流强度和并联部分的总电流强度各是多少？


8．在图112所示的电路中，电阻R1=4Ω，R2=1Ω，R3为滑动变阻器，电源电压为12伏（电源电压保持不变）。所用的安培表量程是0~3A，伏特表的量程为0~6V，在实验过程中，为了使安培表、伏特表都不会损坏，那么滑动变阻器接入电路中的电阻至少多大？


9．在图113所示的电路中，电阻R1的阻值是5欧姆，干路中的电流强度I是0.5安培，电阻R2两端的电压是2伏特。求：
　　(1)通过R1的电流强度；
　　(2)通过R2的电流强度；
　　(3)R2的电阻值。

10．图44中定电阻R1、R2和滑动变阻R串联，R1和R2两端的电压分别为U1和U2，当滑动变阻器的滑动片P向右滑动过程中［ ］
　A. U1变小，U1/U2也变小　　　B. U1变小，U1/U2不变
C. U1不变，U1/U2变小 　　 　D. U1不变,U1/U2也不变

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