例談電學(xué)公式的應(yīng)用條件

李海辰

摘 要：在物理解題過(guò)程中，存在一種相對(duì)普遍的解題現(xiàn)象，即對(duì)公式的盲目套用，這種方式對(duì)復(fù)雜的題目應(yīng)用往往會(huì)出現(xiàn)解題錯(cuò)誤，本文通過(guò)對(duì)物理公式應(yīng)用條件進(jìn)行分析，提出一些關(guān)于物理解題的關(guān)鍵公式應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電學(xué)公式；開(kāi)關(guān)；電阻；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）01-0236-01

科學(xué)的解題過(guò)程需要注意電路中母電路圖當(dāng)中不同的子電路轉(zhuǎn)化，在電源電壓當(dāng)中能夠起到相關(guān)媒介的作用，而且要將圖中各種電壓電流相結(jié)合聯(lián)系進(jìn)行充分分析，只有這樣才能確保在解題過(guò)程中沒(méi)有丟項(xiàng)落項(xiàng)，規(guī)律的進(jìn)行解題，找出解題相關(guān)規(guī)律，打破解題難點(diǎn)，從而提升對(duì)物理知識(shí)的分析能力。

1 “同一段”和“同一時(shí)”概述

物理學(xué)是對(duì)物質(zhì)能量以及空間之間關(guān)系和聯(lián)系的研究分析，是對(duì)電子能源的廣泛了解。物質(zhì)與光之間的關(guān)系是相互作用的，也是密不可分的，它們之間有相似的能量標(biāo)準(zhǔn)和使用方法，而且都包括對(duì)量子的處理。通過(guò)對(duì)物理學(xué)電學(xué)公式的研究，能夠推動(dòng)生活中物理量的了解，“同一段”和“同一時(shí)”是物理電學(xué)研究當(dāng)中相對(duì)重要的組成部分，在其相關(guān)公式當(dāng)中每一個(gè)不同的字母都有其自身所代表的重要意義，都是對(duì)不同電路物理量的描述，這些被字母描述的物理量一般都是發(fā)生在同一時(shí)間段內(nèi)。在對(duì)這兩點(diǎn)物理公式進(jìn)行講解時(shí)，教師更加偏重對(duì)“同一段”公式的教學(xué)，因?yàn)樵谙嚓P(guān)物理課本中，大部分強(qiáng)調(diào)的都是對(duì)串聯(lián)、并聯(lián)電路的概述。

2 電路變化問(wèn)題的分析

在研究電學(xué)物理時(shí)，通常會(huì)在習(xí)題或課本中遇到類(lèi)似這樣的問(wèn)題，即在電源和電壓保持不變的前提下，電阻值產(chǎn)生一定變化，或者某一電子開(kāi)關(guān)產(chǎn)生變化之后引起阻止的變化，那么電路電流以及各種電壓之間會(huì)產(chǎn)生怎樣的變化。這種問(wèn)題在分析過(guò)程中通常會(huì)讓我們感到很棘手，不過(guò)這種電路變化問(wèn)題的解答，其實(shí)是尤其相關(guān)理論依據(jù)和研究規(guī)律的。一方面，要理清電路是并聯(lián)電路還是串聯(lián)電路，根據(jù)具體情況進(jìn)行對(duì)電阻的分析。另一方面，根據(jù)相關(guān)電壓和電流之間的不同變化，再進(jìn)行變量提出的同時(shí)，將不變物理量進(jìn)行總結(jié)提出，以確保問(wèn)題能夠順利解決。由于電阻、電流和相關(guān)電壓之間的關(guān)系是密不可分的，所以要想將這種類(lèi)似問(wèn)題進(jìn)行妥善處理，就必須尊重對(duì)電阻局部變化、總電流變化以及電壓和局部電壓之間變化的分析。另外，不僅在歐姆定律應(yīng)用當(dāng)中需要注意“同一時(shí)”和“同一段”的應(yīng)用，而且在對(duì)相關(guān)功率習(xí)題以及電功率進(jìn)行公式計(jì)算分析時(shí)也要注意對(duì)這兩點(diǎn)的應(yīng)用。在對(duì)較為復(fù)雜的電路解題過(guò)程中，受電路中多個(gè)導(dǎo)體和相關(guān)電器的并聯(lián)及串聯(lián)等的影響，使得發(fā)生“不同段”的現(xiàn)象，又受電路中開(kāi)關(guān)閉合影響，或變阻器的改變影響，產(chǎn)生“不同時(shí)”，也正因如此，電路的計(jì)算會(huì)相對(duì)復(fù)雜化，不過(guò)只要在解題過(guò)程中保持清晰的頭腦和對(duì)條件的充分應(yīng)用，會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的解題規(guī)律從而找到解題思路[1]。

2.1 僅有開(kāi)關(guān)改變的電路

在一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的母電路圖當(dāng)中，必然會(huì)存在一個(gè)或以上開(kāi)關(guān)，通過(guò)某個(gè)開(kāi)關(guān)或幾個(gè)開(kāi)關(guān)的閉合、斷開(kāi)等，將母電路圖中的部分電路通路、開(kāi)路，從而確保電路連接方式的改變，同時(shí)將母電路改后分為多個(gè)不同的子電路。如下圖1中展示出的電路L在圖中代表小燈泡，“6V2W”，S是母電路開(kāi)關(guān)，在開(kāi)關(guān)閉合之后，圖中S1和S2保持?jǐn)嚅_(kāi)狀態(tài)，則整個(gè)電路中的小燈泡能夠保持正常發(fā)光狀態(tài)，R1、R2是圖中兩個(gè)不同電阻的代表字母，那么R1與L之間的電功率比為1：2，之后將圖中S1和S2都關(guān)閉，使其處于閉合狀態(tài)時(shí)，則電阻R1與R2之間的電功率計(jì)算比為3：1。問(wèn)題：小燈泡電阻值為多少。其實(shí)該題中對(duì)小燈泡L的電阻計(jì)算相對(duì)簡(jiǎn)單，可以根據(jù)題中給出的既定電壓值和電功率直接計(jì)算得出：R：=18n。

2.2 僅有滑動(dòng)變阻器改變的電路

在一個(gè)只有滑動(dòng)變阻器而沒(méi)有開(kāi)關(guān)的電路組中，電源電壓處于恒定狀態(tài)，將滑動(dòng)變阻器的相關(guān)阻力值增大，受電壓穩(wěn)定不變的影響，那么電流必然會(huì)發(fā)生改變，即向遞減趨勢(shì)演變，致使電路中的整體功率發(fā)生改變，呈減小的趨勢(shì)發(fā)展，同時(shí)具有穩(wěn)定值的電阻功率也會(huì)減小，不過(guò)滑動(dòng)變阻器的功率應(yīng)該是增大還是減小，就需要我們通過(guò)對(duì)電路公式的計(jì)算得出，用電路的總功率來(lái)看，那么通過(guò)變阻器電流發(fā)生的減小改變，滑動(dòng)電阻器會(huì)在電壓不發(fā)生任何改變的前提下，對(duì)定值電阻兩端的電壓情況發(fā)生改變，使其產(chǎn)生增大電壓的效果，這樣增大和減小的電壓，使我們?cè)趹?yīng)用時(shí)沒(méi)有相關(guān)依據(jù)來(lái)確定兩者之間乘積的大小，所以這種P=I2R的類(lèi)似問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)，這時(shí)就需要對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的定量分析，即P滑=I2·Rp=U2/（R+Rp）2·Rp=U2·1/（R2/Rp+2R+Rp）≤U2/4R（R2/Rp·Rp為定值R2，所以R2/Rp=Rp時(shí)即R=Rp時(shí)R2/Rp+Rp和最小）。由此得出，在串聯(lián)電路當(dāng)中，在滑動(dòng)變阻器與定值電阻產(chǎn)生相同的阻力值時(shí)，則滑動(dòng)變組器的最大功率值是U2/4R。還可以得出，在滑動(dòng)變阻器值小于相應(yīng)定值電阻時(shí)，那么一旦滑動(dòng)變阻器的阻值增大，則其相應(yīng)的功率也會(huì)增大[2]。

2.3 滑動(dòng)變阻器和開(kāi)關(guān)改變的電路

在滑動(dòng)變阻器與開(kāi)關(guān)一起對(duì)電路進(jìn)行改變的過(guò)程中，情況較前兩種形式相比較為復(fù)雜，但這種問(wèn)題通常也會(huì)作為應(yīng)用性物理大題出現(xiàn)在中學(xué)考試當(dāng)中，其中也是運(yùn)用開(kāi)關(guān)閉合或斷開(kāi)等形式的變阻方式，對(duì)滑片位置進(jìn)行改變，致使題中的部分電路或相關(guān)電阻會(huì)發(fā)生改變，從而將整個(gè)母電路的連接方式進(jìn)行改變，出現(xiàn)多個(gè)不同的子電路圖形。如下圖2，在電路中電燈1上標(biāo)有“12V6W”的字樣，電燈2上有“6V3W”的字樣，電阻兩端的電壓分別是24V。該題求在S1和S2斷開(kāi)時(shí)，S3閉合，調(diào)整變阻器的組織能夠使兩個(gè)燈進(jìn)入正常發(fā)光模式，那么此時(shí)的電路電阻均為多少。在解該題的過(guò)程中，需要重點(diǎn)注意的是電阻會(huì)受溫度的影響而產(chǎn)生不同的變化，簡(jiǎn)而言之，即不在相同時(shí)間的子電路圖示當(dāng)中，不可以將燈泡的電阻認(rèn)定為固定不變值。在物理教育不斷發(fā)生改變和創(chuàng)新形式的基礎(chǔ)下，教育過(guò)程通常會(huì)提倡以學(xué)生為主體的形式，所以要結(jié)合教學(xué)當(dāng)中的實(shí)際情況對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析，經(jīng)過(guò)不斷的總結(jié)和研究，逐漸找到正確的解題思路[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)上述三種不同情況的電阻分析，我們可以從中得出，在解題過(guò)程中，雖然應(yīng)用公式具有一定重要性，但是對(duì)電路并聯(lián)和串聯(lián)知識(shí)的應(yīng)用也不能忽視，包括對(duì)電路并聯(lián)串聯(lián)的準(zhǔn)確判斷，以及對(duì)電流和相關(guān)電壓的應(yīng)用和理解等，需要從多方面進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]俞嬌嬌.初中科學(xué)電學(xué)學(xué)習(xí)問(wèn)題及教學(xué)策略[J].科教文匯（下旬刊），2015，（10）：113-114.

[2]魏成國(guó).方程思想巧解變化電路中的物理量[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015，（11）：268.

[3]唐睿.初中電學(xué)常用公式及解讀[J].科學(xué)咨詢(xún)（教育科研），2015，（01）：34.endprint