關(guān)于高中電學(xué)中變化量比值的求解新思路

◇樂山師范學(xué)院電子與材料工程學(xué)院 陳利群

等效法是電路簡化思想，即把復(fù)雜的電路進(jìn)行合理等效，從而更明顯地分析各物理量的變化。分為“電源等效法”和“電路等效法”?；诖朔N思想，可以靈活運(yùn)用來對變化量比值這類題目進(jìn)行分析、歸納出新穎的求解方法。

等效電路在電路分析中是一個(gè)十分重要的概念。很多結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的電路都可以用一個(gè)結(jié)構(gòu)十分簡單的電路取替換，使得電路的分析簡單便利，這就是電路的等效化簡。一般來說，兩個(gè)電路只要對應(yīng)的外接端子（或端口）上的電壓和電流關(guān)系相同，即外特性相同，不管內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否一致，稱它們是相互等效的電路。如圖1中的N1和N2，它們對外電路提供相同的電壓u和相同的電流i，即它們對外電路的作用是相同的，但其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可能完全不一樣。當(dāng)兩者相互代替時(shí)，不影響外電路的工作狀態(tài)，所以N1和N2是等效的。

圖1

等效法作為一種電路簡化的思想，把復(fù)雜的電路進(jìn)行合理靈活地等效，從而更明顯地分析各物理量的變化。可以分為“電源等效法”和“電路等效法”。所謂“電源等效法”就是將某一個(gè)或多個(gè)定值電阻等效為電源內(nèi)電阻的方法。使用“電源等效法”時(shí)，需要列寫全電路歐姆定律；而“電路等效法”則是把外電路中的多個(gè)定值電阻等效為一個(gè)電阻，作為整體再與其他元件進(jìn)行比較和分析的方法。使用“電路等效法”時(shí)，只需要對一個(gè)定值電阻或多個(gè)定值電阻列寫部分電路歐姆定律即可。

基于此種思想，等效法可以用于解決電路中的很多問題。其中，關(guān)于電信號變化量比值類的題目，使用此法可以得到順理成章、很有效的解題思路。下面通過對具體例題的詳細(xì)分析解答，歸納總結(jié)出一個(gè)新穎的求解新思維。

1 根據(jù)題干表層含義列式

阻器上部分）串聯(lián)在內(nèi)阻為r的電動勢E回路中。然后分清楚各電表所測的對象：電流表A測回路電流；電壓表V1、V2分別測的電壓；V3測端路電壓。題目選項(xiàng)涉及到兩種類比值。

圖2

綜上所述，該選擇題目答案選A、C、D。

2 求解電路中變化量比值的思路

從剛才的例子中，我們可以總結(jié)出電學(xué)中此類題目的解題思路。

第二，如果是帶變化量的比值，再區(qū)分為兩類。

a類：就是所測電壓包含的元件在滑動變阻器動作時(shí)不產(chǎn)生變化，那么可以使用電路等效法分別列寫出滑動前后元件的電壓電流關(guān)系式（部分電路歐姆定律）。比如

b類：如果所測電壓包含的元件在滑動變阻器動作時(shí)產(chǎn)生了變化，那么就需要采用電源等效法分別列寫出滑動前后元件的電壓電流關(guān)系式（全電路歐姆定律）。比如

3 較復(fù)雜的電路連接中電壓變化量與電流變化量比值的求解

在圖3所示的電路中，初看電路時(shí)屬于較為復(fù)雜的拓?fù)溥B接，但是據(jù)題目提示電表為理想電表，那么理想的電壓表可以看作斷路，而理想的電流表可以看作短路線連接。再仔細(xì)觀察電路結(jié)構(gòu)，易得定值電阻R與滑動變阻器下部串聯(lián)接在內(nèi)阻為r的電動勢E兩端，這樣較復(fù)雜的電路連接就簡單化了。

圖3

分析B答案：電壓表V2兩端分別連接在電動勢E兩端，這種接法自然測試的便是電源的路端電壓。因?yàn)镻向下滑動使得滑動變阻器接入阻值變小，定值電阻不變，所以他們的總阻值是變小了，與內(nèi)阻r分電動勢E的電壓，顯然端路電壓的值是降低了的，故B錯(cuò)。

4 結(jié)束語

對于電學(xué)中電壓/電流比值類的題型，通過以上仔細(xì)分析總結(jié)，看來并不是很困難的。關(guān)鍵點(diǎn)首先在于觀察電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和電流表、電壓表測量的是哪些電路元件的參數(shù)；其次明了電壓/電流比值的含義；如果是變化量的比值要能夠區(qū)分應(yīng)該用部分電路歐姆定律還是適用全電路歐姆定律，其選用原則在于變化量所測量的元件阻值在前后兩個(gè)場景中，是否隨滑動變阻器的變化而改變。如果沒有改變，使用部分電路歐姆定律做差計(jì)算，相反則使用全電路歐姆定律做差計(jì)算。