動(dòng)態(tài)電路巧分析

　　動(dòng)態(tài)電路分析問(wèn)題是電學(xué)中經(jīng)常遇到的一種典型題目，各類考試中也經(jīng)常出現(xiàn)這類考題。電路中涉及的物理量有電流、電壓、電阻和電功率等及它們的關(guān)系，而關(guān)系又與電路特征有關(guān)，所以綜合性大，能很好地考查了學(xué)生的分析綜合等高級(jí)思維。其中動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題，更是高考的熱點(diǎn)。下面介紹兩種分析思維過(guò)程的方法。
　?。ū疚闹校瑸榱朔治霰磉_(dá)的簡(jiǎn)潔，我們約定一套符號(hào)：“?圯”表示引起電路變化；“↑”表示物理量增大或電表示數(shù)增大；“↓”表示物理量減小或電表示數(shù)減小。）
　　一、解答此類直流電路動(dòng)態(tài)分析的一般思路——閉合電路歐姆定律。
　　1.電路中，無(wú)論是在串聯(lián)電路中還是在并聯(lián)電路中，只要有一個(gè)電阻的阻值變大，整個(gè)電路的總電阻也必變大；一個(gè)電阻的阻值變小，整個(gè)電路的總電阻也必變小。
　　2.由總電阻的變化，通過(guò)公式I=和U＝E-Ir，可以判斷路端電壓和干路電流的變化情況。
　　3.由干路電流和路端電壓的變化，進(jìn)一步判定電阻不變的支路的電流、電壓的變化。
　　4.再進(jìn)一步判定含有變化電阻部分的電流、電壓的變化。如變化部分是在并聯(lián)回路中，則仍應(yīng)先判定固定電阻部分的電流、電壓；最后確定變化電阻上的電流、電壓的變化。
　　例1：圖1中變阻器的滑片P向下移動(dòng)時(shí)，各電表的示數(shù)怎樣變化？
　　解析：當(dāng)P向下滑動(dòng)時(shí)，電阻R接入電路的阻值變大，總電阻隨之變大，根據(jù)Ｉ↓=可知，電路中的總電流變小，則A示數(shù)變小；進(jìn)而根據(jù)Ｕ↑＝Ｅ-Ｉ↓r可知，路端電壓變大，即V示數(shù)變大；根據(jù)U↓=E-I↓R可知，V示數(shù)變??；根據(jù)U↑=U↑-U↓可知，V示數(shù)變大；根據(jù)I可知，A示數(shù)變大；根據(jù)I↓=I↓-I↑可知，A示數(shù)變小。
　　歸納起來(lái)，A、A、V示數(shù)變小，V、V、A示數(shù)變大。
　　這一過(guò)程分析，環(huán)環(huán)相扣，需要做題者首先對(duì)電路結(jié)構(gòu)了如指掌，其次要對(duì)閉合電路歐姆定律運(yùn)用嫻熟，此外還要有清醒的大腦。解題時(shí)，注意力要高度集中，稍有疏忽，就會(huì)前功盡棄，滿盤(pán)皆輸。
　　那么對(duì)于此類問(wèn)題有沒(méi)有簡(jiǎn)便易行、快捷、穩(wěn)妥的解題方法呢？我經(jīng)過(guò)總結(jié)，找到了如下規(guī)律，即“串反并同”?，F(xiàn)將具體含義及其運(yùn)用方法寫(xiě)出，請(qǐng)各位同仁給予批評(píng)指正。
　　二、解答直流電路動(dòng)態(tài)變化的特殊方法——“串反并同”規(guī)律。
　　所謂“串反”就是與變化電阻串聯(lián)的電表和用電器的電流、電壓及電功率各物理量與變化電阻變化相反，也就是變化電阻阻值變大時(shí)，電流、電壓、電功率均變??；反之變化電阻阻值變小時(shí)，各量均變大。
　　所謂“并同”，就是與變化電阻并聯(lián)的電表和用電器的電流、電壓及電功率各物理量與變化電阻變化相同，也就是變化電阻阻值變大時(shí)，電流、電壓、電功率各量均變大；反之變化電阻阻值變小時(shí)，各量均變小。
　　判斷串或并只能以“變化部分的電阻R”為標(biāo)準(zhǔn)：凡通過(guò)R的電流有可能通過(guò)（不管是全部還是部分）導(dǎo)體R，則R與R為串；凡通過(guò)R的電流一定不通過(guò)R，則R與R為并。
　　1.“串反并同”規(guī)律的應(yīng)用
　　對(duì)于涉及電阻變化的問(wèn)題，運(yùn)用上述“串反并同”規(guī)律都能夠迅速而準(zhǔn)確地進(jìn)行解答。下面以幾道高考題為例，說(shuō)明“串反并同”規(guī)律的應(yīng)用。
　　（1）在全電路動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題中的直接應(yīng)用
　　例2（2002年上海高考題）：在如圖2所示電路中，當(dāng)變阻器R的滑動(dòng)頭Ｐ向ｂ端移動(dòng)時(shí)（?
　　A.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小
　　B.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大
　　C.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大
　　D.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小
　　解析：可變電阻R、電源、R與電流表A構(gòu)成串聯(lián)電路，可變電阻R、R與電壓表V構(gòu)成并聯(lián)電路。當(dāng)滑片向b點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電阻R減小。根據(jù)電流隨電阻變化的“串反并同”規(guī)律可知，電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小。故選項(xiàng)B正確。
　　（2）在全電路動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題中的間接應(yīng)用
　　例3（2006年上海市高考題）：在如圖3所示電路中，閉合電鍵S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U、U和U表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用△I、△U、△U和△U表示。下列比值正確的是（?搖?搖?搖?搖）。
　　A.不變，不變
　　B.變大，變大
　　C.變大，不變
　　D.變大，不變
　　解析：滑動(dòng)變阻器R、R、電流表A、電壓表V、電源構(gòu)成串聯(lián)電路，滑動(dòng)變阻器R、電壓表V、V構(gòu)成并聯(lián)電路。當(dāng)滑片P向下滑動(dòng)時(shí)，R↑，I↓、U↓、U↑、U↑。
　　因?yàn)镽為定值電阻，所以R==不變；由?圯↑；
　　因?yàn)楣紼=U+U+U恒成立，則E=（U-△U）+（U-△U）+（U+△U），化簡(jiǎn)得：△U=△U+△U，所以=+=R+r不變。
　　同理可證，?圯↑；==r不變。
　　故選項(xiàng)A、C、D正確。
　?。?）在電路故障分析中的應(yīng)用
　　例4（1986年全國(guó)高考題）：在如圖4所示的電路中，燈泡Ａ和Ｂ都是正常發(fā)光的。忽然燈泡Ｂ比原來(lái)變暗了一些，而燈泡Ａ比原來(lái)亮了一些。試判斷電路中什么地方出現(xiàn)了斷路故障？
　　解析：（1）B燈比原來(lái)變暗，說(shuō)明B燈中電流減小，根據(jù)“串反并同”規(guī)律，要么是與B燈串聯(lián)的電學(xué)元件發(fā)生斷路，要么是與B燈并聯(lián)的電學(xué)元件發(fā)生短路。得出R斷路或R短路或R短路。
　?。?）Ａ燈比原來(lái)變亮，說(shuō)明Ａ燈中電流增大，根據(jù)“串反并同”規(guī)律，要么是與A燈串聯(lián)的電學(xué)元件發(fā)生短路，要么是與A燈并聯(lián)的電學(xué)元件發(fā)生斷路。得出R短路或R斷路或R斷路。
　?。?）綜合分析得出故障是R短路或R斷路。
　?。?）若R短路，則B燈不亮。所以確定故障應(yīng)為：R斷路。
　　2.“串反并同”規(guī)律的適用范圍和條件
　?。?）如果電源沒(méi)有內(nèi)阻或不計(jì)內(nèi)阻，則和電源并聯(lián)的電壓表示數(shù)將不變化，顯然不能用“串反并同”。除此之外的其他電表和用電器的電流、電壓、電功率等物理量的變化還可以應(yīng)用“串反并同”規(guī)律解題的。
　?。?）如果電路中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電阻阻值同時(shí)變化，就不能用“串反并同”規(guī)律。
　?。?）電路必須是閉合的。若在直流電路中有電容器，而此時(shí)電容器所在電路相當(dāng)于斷路，在電路里不會(huì)有恒定的電流，這時(shí)就不能用“串反并同”規(guī)律。
　　利用“串反并同”規(guī)律處理具體問(wèn)題，關(guān)鍵在于深刻理解“串反并同”的規(guī)律和判斷電路中的元件與可變電阻的串、并聯(lián)關(guān)系。只有這樣，才能熟能生巧，才能提高分析、解決問(wèn)題的能