恒定電路教學中的幾個簡單實用的“口訣”
2008-12-31 00:00:00熊瓊芳
物理教學探討 2008年20期
高中物理電路部分的內(nèi)容多而復(fù)雜，在理解最基本的原理的基礎(chǔ)之上，為方便學生理解記憶，對比較重要的一些知識還可以采用“口訣”法。下面舉例說明：
題型1 分析閉合電路的動態(tài)變化是高中物理的一種典型題型，一般按照從部分→整體→部分的分析順序結(jié)合閉合電路和部分電路歐姆定律處理，這種方法又叫程序法，考查對基礎(chǔ)知識掌握的熟練程度，這是學生必須掌握的方法。但這種方法有時比較繁瑣，不簡便。所以在熟練掌握這種方法后，可歸納出一些簡便的方法，提高解題的速度。具體是：
閉合電路中某電阻阻值發(fā)生變化時，與之具有串聯(lián)（并聯(lián)）連接方式的電阻或電表兩端的電壓、流過的電流以及消耗的功率的變化與該電阻的阻值變化相反（相同），而該電阻自身兩端電壓及流過的電流的變化則分別與該電阻的阻值變化相同、相反。歸納起來就是“串反并同（對外），壓同流反（對自身）”。
例1 如圖1所示的閉合電路中，滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時，判斷各燈的亮度變化情況__________。
解析 滑動變阻器滑動觸頭向下滑時，其阻值減小，據(jù)“串反并同”可知，與之串聯(lián)的B、D兩燈消耗功率變大，燈變亮；與之并聯(lián)的A、C兩燈消耗功率變小，燈變暗。同時據(jù)“壓同流反”還可判斷出滑動變阻器兩端電壓減小，流過電流增大。（該題也可用“程序法”判斷，這里不做分析，但兩者的結(jié)論是相同的。）
引申擴展 電路故障分析時，某部分用電器的斷路可理解為電阻由有限值變?yōu)闊o窮大（電阻增大），而短路則可理解為電阻由某一值變到零（電阻減小），利用上面的口訣也可以快速做出判斷。
例2 如圖2所示電路中，閉合開關(guān)S，燈L1、.L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（ ）
A.R1斷路 B.R2斷路
C.R3短路 D.R4短路
解析 （用假設(shè)法結(jié)合“串反并同”） 假設(shè)R1斷路（電阻變大），則據(jù)“串反并同”，
燈L1變亮，燈L2變暗，電流表讀數(shù)變小，與題給現(xiàn)象吻合，故A答案正確；
假設(shè)R2斷路，則應(yīng)有L1變暗，燈L2變亮，電流表讀數(shù)變小，故B答案錯誤；
假設(shè)R3短路，則應(yīng)有L1變亮，燈L2變暗，電流表讀數(shù)變大，故C答案錯誤;
假設(shè)R4短路，則應(yīng)有L1變亮，燈L2變暗，電流表讀數(shù)變大，故D答案錯誤。
所以正確答案是：A。
當然，以上方法必須以熟練掌握閉合電路和部分電路歐姆定律為前提，初學時應(yīng)先用程序法解，再用簡便方法解，兩個方法得出的答案可相互印證。另外，有些題不太容易辨別出電路的串并聯(lián)，也要用程序法或其它方法求解。
題型2 伏安法測電阻的阻值時，由于電表內(nèi)阻的影響，會使測量值和真實值間總有誤差。為減小測量誤差，提高精確度，可在具體情況下選擇不同的測量電路：
如圖3是安培表內(nèi)接法。
由于電流表內(nèi)阻的分壓影響，電壓表的讀數(shù)大于被測電阻兩端的真實電壓，使得測量值Rx=U/I (U、I分別是電壓表、電流表的讀數(shù))大于真實值。但如果Rx>>RA，即Rx/RA> RV/RX，說明被測電阻相對來說是大電阻，據(jù)串聯(lián)電路的分壓規(guī)律，電流表的分壓影響較小，采用此法誤差相對較小。歸納為“大內(nèi)偏大”，理解為大電阻宜用安培表內(nèi)接法測量誤差較小，測得值比真實值偏大；
如圖4是安培表外接法。由于電壓表內(nèi)阻的分流影響，使得電流表的讀數(shù)比被測電阻中流過的真實電流偏大，使得測量值Rx=U/I小于真實值。如果RV>>RX，即Rx/RA 如果被測電阻的大約值不知道，則可采用試觸法確定電路的連接方式。 如圖5，電壓表的左接線柱固定在a端，右接線柱先后與b.c接觸，兩表讀數(shù)分別為U1.I1和U2.I2， 若∣U1- U2∣/ U1> ∣I1- I2∣/ I1，即電壓表讀數(shù)變化明顯，說明電流表內(nèi)阻的分壓誤差較電壓表內(nèi)阻的分流誤差更大，宜采用安培表外接法。歸納為“壓顯外”（電壓表讀數(shù)變化明顯用外接法誤差?。华?/p> 若∣U1- U2∣/ U1< ∣I1- I2∣/ I1，即電流表讀數(shù)變化明顯，說明電壓表內(nèi)阻的分流誤差較電流表內(nèi)阻的分壓誤差更大，宜采用安培表內(nèi)接法測量誤差較小。歸納為“流顯內(nèi)”（電流表讀數(shù)變化明顯用內(nèi)接法誤差小）。 綜上所述，伏安法測電阻時，電路的選擇以及誤差情況可歸納為：“壓顯外，流顯內(nèi)（流淚的諧音）”和“大內(nèi)偏大（武俠篇中大內(nèi)高手武功高強），小外偏小”。實踐證明，采用此法可達到快而準確解題的效果。 例3 已知電壓表的內(nèi)阻RV=2.5KΩ，電流表的內(nèi)阻RA=0.1Ω，用伏安法測未知電阻的阻值時，若未知電阻約0.5Ω為，則應(yīng)用電流表________接法，測得值偏_______；若未知電阻約為5KΩ，則應(yīng)采用電流表_______接法，測得值比真實值偏________。 解析 用上面的結(jié)論很容易得出答案為：外，?。粌?nèi)，大。 以上是我在教學中結(jié)合教材的一些體會，如有不足，敬請指正，謝謝。
