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摘要:在高中物理的学习中,关于直流电路的动态变化问题是整章节的重难点。而在高中物理的学习中,需要学生培养较强的逻辑和抽象思维,不仅要对基本理论知识进行理解和记忆,还要灵活的运用到具体的实际问题中去。
关键词:直流电路;动态变化;例谈;归类
电路的动态分析需要一定的逻辑推理能力,因此很多学生在解决此类问题时感觉到吃力和抽象,而其实学生只要抓住关于闭合电路和部分电路中的欧姆定律就能找到解题的切入点。
一、直流电路动态变化与部分电路电源接通、断开的关系
例1.如下图所示的电路图,当某一部分的开关K闭合时,那么关于两电表的读数产生相应变化的正确情况是()
A.电表A和电表V的读数发生变大的情况
B.电表A和电表V的读数发生变小的情况
C.电表V的读数发生变大的情况,电表A的读数发生变小的情况
D.电表V的读数发生变小的情况,电表A的读数发生变大的情况
解析:正确答案(B)。当部分电路上的开关K发生闭合的情况时,在并联电路上产生了更多数量的支路,根据并联电路的相关理论可得出:当外电阻R的值減小的时候,结合闭合电路中关于欧姆定理可得出,当干电流I的值增大时,经过对路端电压的值发生减小的情况进行分析,因此电表V的读数大小发生变小的情况,也就是说电阻R2两端电压值大小发生了减小的情况,根据部分电路中关于欧姆定理的相关公式:,对其进行分析,电表A的读数发生变小的情况。因此电表A和电表V的读数都发生了变小的情况,故选B。
例2.如下图所示的电路图,因为某一电阻中发生了断路的情况,而该电阻断开之前的电流表与电压表的读数都比现在电阻断开时的值要小。那么由此可以判断,发生断路的电阻是下列选项的()
A,电阻R1;B.电阻R2;C.电阻R3;D.电阻R4
解析:正确答案(AD)。根据并联电路的特征进行分析,当电阻R1发生断路的情况时,能得到总电阻R的值由小变大,再根据,可以得出电路中的总电流I的值发生了变小的情况。根据可知电路中的总电流I发生变小的情况,根据从而知道电阻R2两端的电压U2的值由小变大,经过对公式,能够得出电流表的读数的值逐渐变大,故发生断路的电阻是R1,所以选项A正确。
而如果电阻R2发生了断路的情况,那么电流表的读数为零,故排除B选项,如果电阻R3发生了断路的情况,那么电压表的读数为零,故排除C选项,如果电阻R4发生了断路的情况,这时结合并联电路的相关理论,能得出总电阻R的值发生了变大的情况。根据公式的值由大变小,根据公式发生增大的情况,从而知道电阻R2两端的电压值由小变大。经过理解分析公式,可知道电流表的读数由小变大,故可以推断发生断路的电阻是R2,所以D选项正确。
例3.如下图所示的电路图,电路中表示的是电源电动势,r表示的是内电阻,之前处于断开状态的电源开关K,如果现在闭合电源开关K,那么在电路中关于电压表与电流表的读数的变化情况如何?
解析:如果电源开关K处于闭合的状态,那么电阻R1和电阻R2则会发生并联在一起的情况,也就是说R12的总电阻的值会有大变小。而R12与R3处于串联的状态,由此可知总电阻R的值由大变小,根据,能知道总电流I的值由小变大,因此电压表V3的读数发生变大的情况,也就是说如果内电阻是电阻R3的时候,因为电路中总电流I得值会发生逐渐变大的情况,根据分析理解公式,可以推断出电路中总电流I的值呈现逐渐变小的状态,也就是说,电阻R2两端的电压值大小呈现出逐渐变小的状态,同样也即是说电压表V2的读数也随之相应的发生变小的情况。经过分析理解公式,此时可以判断出电流表A2的读数呈现出逐渐变小的状态。
二、电阻和滑动变阻器阻值对电路的影响
例4.如下图所示的电路图,存在四只规格、瓦数等完全大小相同的四只小灯泡A、B、C、D,这时,在逐渐向下滑动变阻器的滑动触头P 的这一过程中,下列各选项中表述正确的一项是( )
A.灯泡A处于逐渐变亮的状态;B.灯泡B处于逐渐变亮的状态
C.灯泡C处于逐渐变亮的状态;D.灯泡D处于逐渐变亮的状态
解析:正确答案(A、C)。在向下拉动滑动电阻器的滑动触头P的这一过程中,此时电阻R0的使用阻值会呈现出逐渐增大的状态,从而可以据此推断出该电路上电阻R的阻值大小也同样处于逐渐增大的状态,根据公式,可以得出干路上的电流I处于逐渐减小的状态。而根据公式,可以推断出路段电压的电压值处于逐渐升高的状态,因此,灯泡A两端电压UA的电压值处于逐渐升高的状态,根据公式,可推断出灯泡A正处于逐渐变亮的状态。同时,当的值逐渐增大的时候,那么此时的值则随之呈逐渐减小的状态,由此可推断灯泡B逐渐变暗。又根据公式,可以推断出的值处于逐渐变小的状态,而由于,可以推断出的值逐渐增大的状态,由此可知灯泡C的逐渐变亮。
又根据,而此时的值处于逐渐增大、逐渐减小的状态,那么由此可以推断出的值处于逐渐减小的状态。根据公式,可判断出D灯处于逐渐变暗的状态。
三、结束语
在平时的学习中,关于直流电路动态变化的题型进行归纳和分析,并不断的总结经验,以提高解题效率。(作者单位:长沙市长郡梅溪湖中学)
参考文献
[1]李探.模块化多电平换流器直流输电系统稳定性关键问题研究[D].华北电力大学(北京),2016.
关键词:直流电路;动态变化;例谈;归类
电路的动态分析需要一定的逻辑推理能力,因此很多学生在解决此类问题时感觉到吃力和抽象,而其实学生只要抓住关于闭合电路和部分电路中的欧姆定律就能找到解题的切入点。
一、直流电路动态变化与部分电路电源接通、断开的关系
例1.如下图所示的电路图,当某一部分的开关K闭合时,那么关于两电表的读数产生相应变化的正确情况是()
A.电表A和电表V的读数发生变大的情况
B.电表A和电表V的读数发生变小的情况
C.电表V的读数发生变大的情况,电表A的读数发生变小的情况
D.电表V的读数发生变小的情况,电表A的读数发生变大的情况
解析:正确答案(B)。当部分电路上的开关K发生闭合的情况时,在并联电路上产生了更多数量的支路,根据并联电路的相关理论可得出:当外电阻R的值減小的时候,结合闭合电路中关于欧姆定理可得出,当干电流I的值增大时,经过对路端电压的值发生减小的情况进行分析,因此电表V的读数大小发生变小的情况,也就是说电阻R2两端电压值大小发生了减小的情况,根据部分电路中关于欧姆定理的相关公式:,对其进行分析,电表A的读数发生变小的情况。因此电表A和电表V的读数都发生了变小的情况,故选B。
例2.如下图所示的电路图,因为某一电阻中发生了断路的情况,而该电阻断开之前的电流表与电压表的读数都比现在电阻断开时的值要小。那么由此可以判断,发生断路的电阻是下列选项的()
A,电阻R1;B.电阻R2;C.电阻R3;D.电阻R4
解析:正确答案(AD)。根据并联电路的特征进行分析,当电阻R1发生断路的情况时,能得到总电阻R的值由小变大,再根据,可以得出电路中的总电流I的值发生了变小的情况。根据可知电路中的总电流I发生变小的情况,根据从而知道电阻R2两端的电压U2的值由小变大,经过对公式,能够得出电流表的读数的值逐渐变大,故发生断路的电阻是R1,所以选项A正确。
而如果电阻R2发生了断路的情况,那么电流表的读数为零,故排除B选项,如果电阻R3发生了断路的情况,那么电压表的读数为零,故排除C选项,如果电阻R4发生了断路的情况,这时结合并联电路的相关理论,能得出总电阻R的值发生了变大的情况。根据公式的值由大变小,根据公式发生增大的情况,从而知道电阻R2两端的电压值由小变大。经过理解分析公式,可知道电流表的读数由小变大,故可以推断发生断路的电阻是R2,所以D选项正确。
例3.如下图所示的电路图,电路中表示的是电源电动势,r表示的是内电阻,之前处于断开状态的电源开关K,如果现在闭合电源开关K,那么在电路中关于电压表与电流表的读数的变化情况如何?
解析:如果电源开关K处于闭合的状态,那么电阻R1和电阻R2则会发生并联在一起的情况,也就是说R12的总电阻的值会有大变小。而R12与R3处于串联的状态,由此可知总电阻R的值由大变小,根据,能知道总电流I的值由小变大,因此电压表V3的读数发生变大的情况,也就是说如果内电阻是电阻R3的时候,因为电路中总电流I得值会发生逐渐变大的情况,根据分析理解公式,可以推断出电路中总电流I的值呈现逐渐变小的状态,也就是说,电阻R2两端的电压值大小呈现出逐渐变小的状态,同样也即是说电压表V2的读数也随之相应的发生变小的情况。经过分析理解公式,此时可以判断出电流表A2的读数呈现出逐渐变小的状态。
二、电阻和滑动变阻器阻值对电路的影响
例4.如下图所示的电路图,存在四只规格、瓦数等完全大小相同的四只小灯泡A、B、C、D,这时,在逐渐向下滑动变阻器的滑动触头P 的这一过程中,下列各选项中表述正确的一项是( )
A.灯泡A处于逐渐变亮的状态;B.灯泡B处于逐渐变亮的状态
C.灯泡C处于逐渐变亮的状态;D.灯泡D处于逐渐变亮的状态
解析:正确答案(A、C)。在向下拉动滑动电阻器的滑动触头P的这一过程中,此时电阻R0的使用阻值会呈现出逐渐增大的状态,从而可以据此推断出该电路上电阻R的阻值大小也同样处于逐渐增大的状态,根据公式,可以得出干路上的电流I处于逐渐减小的状态。而根据公式,可以推断出路段电压的电压值处于逐渐升高的状态,因此,灯泡A两端电压UA的电压值处于逐渐升高的状态,根据公式,可推断出灯泡A正处于逐渐变亮的状态。同时,当的值逐渐增大的时候,那么此时的值则随之呈逐渐减小的状态,由此可推断灯泡B逐渐变暗。又根据公式,可以推断出的值处于逐渐变小的状态,而由于,可以推断出的值逐渐增大的状态,由此可知灯泡C的逐渐变亮。
又根据,而此时的值处于逐渐增大、逐渐减小的状态,那么由此可以推断出的值处于逐渐减小的状态。根据公式,可判断出D灯处于逐渐变暗的状态。
三、结束语
在平时的学习中,关于直流电路动态变化的题型进行归纳和分析,并不断的总结经验,以提高解题效率。(作者单位:长沙市长郡梅溪湖中学)
参考文献
[1]李探.模块化多电平换流器直流输电系统稳定性关键问题研究[D].华北电力大学(北京),2016.