例解恒定電流電路問題常見的三種思維方法

熊成波

在學(xué)生學(xué)習(xí)閉合歐姆定律時(shí)，在判斷路段電壓、干路電流與外電阻的關(guān)系及相關(guān)問題時(shí)，學(xué)生往往會(huì)遇到相關(guān)阻礙，下面介紹三種常用的方法以供參考。

一、程序思維法

程序思維法是按照事物發(fā)展的一般規(guī)律流程進(jìn)行正向思維的一種方法。處理直流電路動(dòng)態(tài)變化問題的基本思路是電路結(jié)構(gòu)的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→U端的變化→固定支路的變化，即“先局部，再整體，再局部”的思維方式。

例1.（2011·上海單科，12）如圖1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從最高端向下滑動(dòng)時(shí)（ ）

A.電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)變大

B.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)變小

C.電壓表V讀數(shù)先變大后變小，電流表A讀數(shù)先變小后變大

D.電壓表V讀數(shù)先變小后變大，電流表A讀數(shù)先變大后變小

解析：設(shè)P以上電阻為Rx，則變阻器在電路中的阻值R′=。當(dāng)Rx=時(shí)，R′最大。P從最高端向下滑動(dòng)時(shí)，回路總電阻先增大，后減小。當(dāng)P滑向中點(diǎn)的過程中P滑過中點(diǎn)后，R′↓→I↑→U↓，R兩端電壓UR↑，并聯(lián)部分的電壓減小。因Rx↑，Ix↓，所以IA增大，故A正確。

答案：A。

二、極限思維法

極限思維法是把某個(gè)物理量推向極端，即極大和極小或極限位置，并以此作出科學(xué)的推理分析，從而給出判斷或?qū)С鲆话憬Y(jié)論。當(dāng)題目要求定性地判斷某一具體的物理量的變化情況或變化趨勢(shì)時(shí)，可假設(shè)其他變量為極端的情況，從而能較快地弄清該物理量的變化趨勢(shì)，達(dá)到研究的目的。

例2.在圖2所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)恒定，要想使燈泡L變暗，可以（ ）

A.增大R1的阻值

B.減小R1的阻值

C.增大R2的阻值

D.減小R2的阻值

解析：因電容器具有“隔直通交”的特征，所以其電路可等效畫為圖3所示。當(dāng)R2的阻值減小并趨于零時(shí)，L被短路，燈泡L變暗；當(dāng)R1的阻值增大并趨于無窮大時(shí)，可視為斷路，總電流趨于零時(shí)，燈泡L也變暗，所以選項(xiàng)A、D正確。

答案：AD。

三、等效思維法

1.討論定值電阻消耗的功率時(shí)，一般直接利用公式P=I2R或P=進(jìn)行求極值。

2.討論可變電阻消耗的最大功率時(shí)可首先構(gòu)建等效電源，將其他串聯(lián)電路的電阻R0與電源的內(nèi)阻r之和看作新的電源內(nèi)阻，再利用外電阻等于內(nèi)電阻時(shí)，電源輸出功率最大進(jìn)行分析。

例3.如圖4所示，R1為定值電阻，R2為可變電阻，E為電源電動(dòng)勢(shì)，r為電源內(nèi)電阻，以下說法中正確的是（ ）

A.當(dāng)R2=R1+r時(shí)，R2上獲得最大功率

B.當(dāng)R2=R1+r時(shí)，R1上獲得最大功率

C.當(dāng)R2=0時(shí)，R1上獲得最大功率

D.當(dāng)R2=0時(shí)，電源的輸出功率最大

解析：在討論R2的電功率時(shí)，可將R1視為電源內(nèi)阻的一部分，即將原電路等效為外電阻R2與電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻為（R1+r）的電源（等效電源）連成的閉合電路，R2的電功率是等效電源的輸出功率，顯然當(dāng)R2=R1+r時(shí)，R2獲得的電功率最大，選項(xiàng)A正確。在討論R1的電功率時(shí)，由I=及P1=I2R1可知，R2=0時(shí)，R1獲得的電功率最大；故選項(xiàng)B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確，在討論電源的輸出功率時(shí)，（R1+R2）為外電阻，內(nèi)電阻r恒定，由于題目沒有給出R1和r的具體數(shù)值，所以當(dāng)R2=0時(shí)，電源輸出功率并不一定最大，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案：AC。

以上是同學(xué)們?cè)谟龅胶愣娐废嚓P(guān)問題時(shí)常遇到的，希望同學(xué)們能從中學(xué)到相應(yīng)的方法，從而對(duì)同學(xué)們能有一定的幫助。

（作者單位 貴州省普定縣第一中學(xué)）