电学中动态电路分析

电学中动态电路分析
一、知识点回顾
1.电路特点
【练习】
1. 在探究电路的电流规律实验时用了图8中的某个电路，已知R 1＝R 2＜R 3，电流表的读数分别是：A 1为0.3A 、A 2为0.15A 、A 3为0.45A ．测量时的电路图应是（ ）
2. 某电器的内部电路如右图所示，其中R 1=12Ω。

当在A 、B 两个接线端口接入电压为10V 的电源时，电流表的示数为0.5A ；而把此电源（电压恒定）接在C 、D 两个接线端口时，电流表的示数为1A ，则下列判断中正确的一项是：
A ．可求出R2和R3的阻值，分别为R2= 8Ω，R3=2Ω
B ．可求出R2和R3的阻值，分别为R2= 8Ω，R3=12Ω
C ．只能求出R2和R3阻值的比值，R2 ：R3=1 ：2
D ．电路发生了变化，不符合控制变量法，无法计算
3.如图所示电路，当开关闭合时，电压表示数为6V ，已知灯L2电阻为6Ω，电源电压为18V ，则L1的电阻为（ ） A. 1Ω B.2Ω C.3Ω
D.4Ω
4．电源电压保持不变，灯L 电阻为8Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω。

当变阻器滑片P 滑到A 端时，闭合开关S1和S2，则通过L 与滑动变阻器的电流之比为（ ）
A. 2 : 5
B. 5 : 2
C. 3 ：2
D.2 ：3
5. 图8所示的电路中，电源两端的电压保持不变，电阻R 2与R 3的阻值均为10Ω.闭合开关S ，电流表A 1和A 2的示数之比为2∶3.若把电流表A 1和A 2分别换成电压表V 1和V 2后，电压表V 1的示数为U 1，电压表V 2的示数为U 2.则下列选项正确的是（ ）
A ．R 1＝5Ω
B ．R 1＝20Ω
C ．U 1∶U 2＝3∶4
D ．U 1∶U 2＝4∶3
图
5
6．在练习用电压表测量的实验中，小明同学遇到了一个难题：他想测量一个电压约为18V 的电源电压，可手边只有：量程为3V 的电压表、开关、阻值为R 1＝10Ω、R 2＝20Ω、R 3＝140Ω的电阻各一只。

思考了一会儿之后，他利用学过的知识，用手边现有的器材，顺利地完成了测量。

请你
（1）把小明测量时的电路图画在下面的虚线框内。

（在图中标明元件字母）
（2）如果用U 表示电压表的读数，请写出电源电压的表达式 。

2.电阻串并联的七个推论
电阻的串联与并联对于电路的影响可以用七个推论来概括，记住这些推论对于迅速解题时很有益的。

1. n 个相同的电阻R 串联在电路中，总电阻R 串=
2. n 个相同的电阻R 并联在电路中，总电阻R 并=
3. n 个电阻无论串联或者并联，其中任意一个电阻的阻值增大，则电路中总
电阻 ；任意一个电阻阻值减小，则电路中总电阻 。

4. 在n 个电阻既有串联又有并联的电路当中，当其中一个电阻的阻值增大
或减小时，则总电阻也随之 。

5. 一个很大的电阻与一个很小的电阻串联，则总电阻约等于 的电阻；
一个很大的电阻与一个很小的电阻并联，则总电阻约等于 的电阻。

6. n 个电阻串联，总电阻 任一分电阻，导体串联相当于 7. n 个电阻并联，总电阻 任一分电阻，导体并联相当于 【练习】 1.一个阻值是0.1Ω的电阻与一个电阻是10Ω的电阻并联，则总电阻是下列的（ ）
A. 0.1Ω<R 总<10Ω
B.小于0.1Ω
C.等于1Ω
D.等于10.1Ω
2.两个阻值相同的电阻，每个电阻阻值均为R ，现将其中一个电阻的阻值增大，则并联后的总电阻（ ）
A.大于R
B. 1/2R <R 总< R
C.等于1/2R
D.小于1/2R 3.关于学校教室电路，下列说法正确的是（ ）
A.学校的灯都开时，总电阻最大
B.学校的灯都不开时，总电阻最大
C.每多一个教室开灯，学校的干路总电流就会变大
D.没多一个教室开灯，学校的干路总电流就会变小 4.在你家中，同时工作的用电器越多，则（ ）
A.总电阻越大
B.总电阻越小
C.总电流越大
D.用电器两端的电压越大
3.欧姆定律
（1）内容：导体中的电流，跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比. （2）公式：
（3
）变形式：
4.判断电路连接
1） 等效电路：如图1-1
5.如何判断电流表测量通过哪个用电器的电流？
看电流表与哪个用电器串联，则就测通过那个用电器的电流（如图2、图3)
. 电流分析法：看哪些电流流过它，则测通过哪个用电器的电流（如图4）。

的电流；
的电流；
6.如何判断电压表测哪部分电路两端的电压？
5） 测 两端的电压；
R U
I =I
U R IR U =
=图1
图2 图3
图4
测
两端的电压.
回路法——看电压表与哪个用电器构成一个回路，而且该
回路上没有电源，则电压表就测那个用电器两端的电压（如图6）.
测两端的电压.
二、动态电路分析的难点：
1.知道串、并联电路特点.
2.会分析动态电路中由于开关断开、闭合以及变阻器滑片位置的变化引起的电路中电流表、
电压表示数的变化.
3.学会用“动态”的观点，用“隔离法”把电路简化，从而判断电路的连接方式，弄清电压
表所测电压.
4．电路动态分析题和电路故障分析题是初中学生物理学习过程中的一个难点，其原因是这
两类题目对学生有较高的能力要求。

进行电路故障分析，要以电路动态分析能力作为基础，
而电路故障分析又是电路动态分析的载体，因此我们将这两类分析题整合成一个专题进行复
习有利于提高复习的效率。

在编排顺序中，我们以电路动态分析作为主线，而将电路故障作
为电路动态变化的一个原因。

三、动态电路的类型及分析
类型一：开关的断开或闭合引起电路中电流、电压以及电阻的变化.
1．串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
例1.如图7所示电路，将开关S闭合，电流表的示数将；电压表的示数
（选填“变大”、“变小“或”不变“）
R1两端的电压，电
键K闭合后，电阻R2被局部短路，电压表变成测量电源两端的电压了，因此电压表
的示数将变大。

在电键尚未闭合前，电流表测量的是串联电路的电流值，由于此时电
阻较大，故电流较小；电键K闭合后，电阻R2被局部短路，电路中的电阻只有R1
了，因此电流表的示数将变大。

针对练习：如图8所示电路中，当开关S断开时，电阻R
1
和R
2
是联，开关S
闭合后，电压表的示数将（选填”变大“、”变小“或”不变“）.
2．并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
例2.如图9所示电路中，灯泡L1和L2是联，当开关S断开时，电压表的示数将，电流表的示数将 .（选填“变大”、“变小”
或“不变”）
.电流表、电压表分别测的是哪部分的电
流和电压。

根据欧姆定律或并联电路的特点判断电流表和电压表示数变化情况.本题
的难度首先在电路的识别，我们可以将电流表看作导线，将电压表拿去，就容易
看出这个电路是“并”联电路。

电流表是串联在小灯L1的支路中的，所
图8
图6
以电键闭合时，电流表的示数从0变到有读数，应该选填“增大”。

电压表是测量电源电压，而且不受电键控制，所以示数“不变”。

针对练习：如图10所示电路，灯泡L
1和L
2
是联，开关S断开时，电压表的示数
将；电流表的示数A
1
的示数将；A的示数将（选填“变大”、“变小”或“不变”）.
类型二：滑动变阻器的P的位置的变化引起电路中电流表、电压表示数的变化.
1、串联电路中滑动变阻器的滑片的位置的变化引起电流表、电压表的变化。

例3.如图11，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向右移动时，请你判断A表和V表的变化。

“→”表示引起电路变化；“↑”表示物理量增大或电表示数增大；“↓”表示物理量减小或电表示数减小。

P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓。

R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。

（判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析：R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。

）
扩展：根据串联电路的特点，滑动变阻器R2两端的电压U2将↑。

推论：如果滑动变阻器R2足够大，当滑片P向右一直滑动时，电阻将不断增大，那么U2 将不断增大，U1将不断减小，I将不断减小。

假设R2无限大，这时U2 将增大到电源电压，U1将变为0，I也将变为0，这时的电路就相当于断路。

这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。

针对练习：参考上图，在伏安法测电阻的实验中，若由于各种原因，电压表改接在滑动变阻器的两端，当滑片P向左移动时，请判断A表和V表的变化。

图11 图12 图13
例4.如图12，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

简化成导线，将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。

此时可以容易地看出，这是一个串联电路。

而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空，滑动变阻器接成了定值电阻，所以A表示数不变。

电压表在本电路中，是测量R1和R2部分电阻之和的电压，当滑片P向左移动时，被跨接在电压表内的电阻随着变小，根据分压原理：V表示数减小。

针对练习：如图13，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

例 5.在如图14所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时（）
(A)安培表示数变大，灯变暗。

(B)安培表示数变小，灯变亮。

伏特表示数不变，灯变亮。

(D)伏特表示数不变，灯变暗。

的滑动片P向右移动时，电压表的示数将不会变化；而电阻R的阻值变大，小灯的电阻R L 大小不变（注意：在初中阶段，小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计），因此总电阻变大，电流变小，所以电流表示数变小。

从串联电路的分压角度分析，小灯两端的
电压也将变小，小灯的功率P=U L I 也将变小，所以小灯的发光将变暗。

本题正确答案为D 。

针对练习： 在如图15所示电路中，当闭合电键后，滑动变阻器的滑动片P 向右移动时（ ） (A)伏特表示数变大，灯变暗。

(B)伏特表示数变小，灯变亮。

(C)安培表示数变小，灯变亮。

(D)安培表示数不变，灯变暗。

图14 图15
2、并联电路中滑动变阻器的滑片P 的位置变化引起电流表电压表示数的变化. 例6.如图16所示，当滑动变阻器的滑片向右移动时电流表A 1的示数 ；A 2
的示数 ；电压表的示数 。

（填“变大”、“变小”或“不变”）
律判断变化，欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。

并联电路各支路两端电压相等，等于电源电压，故电压表V 示数不变。

由于并联电路各支路独立工作，互不干扰，滑动变阻器滑片P 向右移动时，
对R 1这条支路没有影响，所以电流表A 1示数不变。

滑片P 右移，R 2变大，两端电压不变，故电流变小，干路中电流也随之变小，所以A 2示数也会变小。

针对练习：如图17所示，当滑动变阻器的滑片向右移动时，电流表A 1将 ；
A 2将 ；电压表的示数将 .（填“变大”、“变小”或“不变”）四、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析
例7. 在图17所示的电路中，电源电压不变。

闭合电键K 后，灯L 1、L 2都发光，—段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表V l 的示数变小，电压表V 2的示数变大，则产生这一现象的原因是 ( )
断路。

B 灯L l 短路。

C 灯L 2断路。

D 灯L 2短路。

“—段时间后，其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况，那么，故障现象只有发生短路了。

电压表V 2的示数变大，是小灯变亮的原因，一定是小灯L 2突然变亮；电压表V l 的示数变小说明小灯L 1发生了短路。

本题正确答案为B 。

图17 图18 图19 图20 针对练习：
1. 图18中，A 、B 、C 、D 是滑动变阻器的四个接线柱。

若将A 、C 分别与图中电路的导
线头M、N相连接，闭合电键后，当滑动片P向右移动时，安培表的示数将______(填“变大”、“不变”或“变小”)；若将D与N相连接，接线柱______与M相连接，则闭合电键后，滑动片P向左移动时，伏特表的示数增大。

2.在如图19所示的电路图中，当电键K闭合时（）
(A)整个电路发生短路(B)电流表示数变小(C)电流表示数不变化(D)电流表示数变大
3.在图20所示的电路中，当电键K闭合时，灯L1、L2均不亮。

某同学用一根导线去查找
电路的故障。

他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮，灯L1不亮，然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。

由此可以判断( )
(A)灯L1断路。

(B)灯L1短路。

(C)灯L2断路。

(D)灯L2短路。

4.如图21所示，电阻R1的阻值为20
欧，R2为40欧，当电键
K断开时，电流表A的示数为0.1安，则电源电压为
______伏。

若电键K闭合时，电流表A的示数为______安。

图21 图22 图23
5.在图22所示的电路中，电源电压为6伏。

当电键K闭合时，只有一只灯泡发光，且电
压表V的示数为6伏。

产生这一现象的原因可能是( )
(A)灯L1短路。

(B)灯L2短路。

(C)灯L1断路。

(D)灯L2断路。

6.如图23所示，当滑片P向右移动时( )
(A)电流表A示数不变，电压表V示数不变(B)电流表A示数不变，电压表V示数变大
(C)电流表A示数变小，电压表V示数变大(D)电流表A示数变小，电压表V示数不变
7.如图24所示，闭合电键K，当滑动变阻器的滑片P向右移动时，电流表A的示数将
________(
选填“变小”、“不变
”或“变大”)。

图24 图24
8.在电路中，发生了如图24所示的现象，已知电路中只有一处故障，且除两个灯泡外其
余部分均完好，现有导线、电压表、电流表，在不拆开电路的情况下，请挑选合适的器材判断电路的故障，写出两种判断方法，包括所用器材、观察到的现象和结论：
五、综合练习
运用欧姆定律以及电阻推论迅速解决选择题中的动态电路问题
对于动态电路问题，如果是选择题可以运用此法分析解决，如果是需要计算的话，还是需要等效电路图的辅助解决
1．如图所示电路中，电源电压保持不变，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P向左移动时，电表的示数变化情况是
A．电流表示数增大，电压表示数增大
B．电流表示数减小，电压表示数增大
C．电流表示数不变，电压表示数不变
D．电流表示数减小，电压表示数不变
若滑动变阻器最大值为20Ω，电源电压稳定为10V，电阻R大小10Ω，求当滑动变阻器滑片P从中点滑向最左端时候电流表与电压表的示数分别变化了多少。

2.如图所示电路，电源电压恒定，R0为定值电阻，R为滑动变阻器．闭合开关S后，在滑动变阻器滑片P向左滑动的过程中
A．电流表A1的示数变小
B．电流表A2的示数变大
C．电压表V的示数变小
D．电灯的亮度变暗
3．如图所示．物体M在水平导轨上平移时．带动滑动变阻器的滑片P移动，通过
电压表显示的数据，可反映出物休移动距离的大小．下列说法正确的是（）
A．物体M不动时，电流表、电压表都没有示数
B．物体M不动时．电流表有示数，电压表没有示数
C．物体M向右移动时．电流表、电压表示数都增大
D．物休M向右移动时，电流表示数不变，电压表示数增大
4.如图所示，电源电压保持不变，开关S闭合后，当滑动变阻器R：的滑片P向
左移动时，电流表和电压表示数的变化情况是
A.电流表的示数变小，电压表的示数变大
B.电流表的示数变小，电压表的示数变小
C.电流表的示数变大，电压表的示数变大
D.电流表的示数变大，电压表的示数变小
5.如图所示的电路中，电源电压保持不变。

闭合电键S，当滑动变阻器的滑片P
向左移动时，电压表V的示数将______________，电流表A与电流表A1示数
的差值将_____________。

(均选填“变大”、“不变”或“变小”)。