高中物理电路图的简化电路动态分析故障分析专题

教案纸

三、含电容器、电流表、电压表的复杂电路：画等效电路时，①电流表视为导线，电容器、电压表视为断路（若考虑内阻，则将其视为一个大电阻），与电容器、电压表串联的用电器视为短路即可。②画等效电路图的同时，根据图中电流方向将电流表接入电路；根据图中所标节点数字，将电压表和电容器接入电路。③无电流的支路删去即可

专题二：直流电路的动态分析

根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如I 、U 、R 总、P 等）的变化情况，常见方法如下：

一．程序法。

基本思路是“局部→整体→局部”。即从阻值变化的的入手，由串并联规律判知R 总的变化情况再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况其一般思路为：

（1）确定电路的外电阻R 外总如何变化；

① 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小）

② 若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。 ③ 如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相路障（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R ，灯泡的电阻为R 灯，与灯泡并联的那一段电阻为R 并，则会压器的总电阻为：

由上式可以看出，当R 并减小时，R 总增大；当R 并增大时，R 总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，R 总变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。

④在图2中所示并联电路中，滑动变阻器可以看作由两段电阻构成，其中一段与R 1串联（简称R 上），另一段与R 2串联（简称R 下），则并联总电阻

由上式可以看出，当并联的两支路电阻相等时，总电阻最大；当并联的两支

路电阻相差越大时，总电阻越小。

（2）根据闭合电路欧姆定律r

R E I +=

外总总确定电路的总电流如何变化；

（3）由U 内=I 总r 确定电源内电压如何变化；

（4）由U 外=E －U 内(或U 外=E-Ir)确定电源的外电压如何（路端电压如何变化）

⎪⎪⎭

⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪

⎨

⎧==↓↑→↑→↓→=∞→↑↓→↓→↑→-=00U R U Ir I R E

U R U Ir I R Ir E U 短路当断路当外

； （5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化；

（6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用节点电流关系）。 动态分析问题的思路程序可表示为： 简单表示为：

例1、在右图所示电路中，电源的电功势为E 、内阻为r R R R ，、、123

为定值电阻，R 是一滑动变阻器，电路中的电压表和电流表均视为理想的。试讨论：当R 的滑键向上滑动时，电源总功率及各电表示数如何变化？ 解析：本题等效电路如右下图所示。

R 的滑键上滑时，其阻值增大，导致电路中总电阻增大。由I E

R r

=

+外可知，电路中的总电流减小，即

表示数减小。因电源端电压U EI r

=-，故端电压增大，即示数增大。电源的总功率P E I =减小。R 1上

的电压因总电流的减小而变小，U 2变大，（U U U 21=-端

）所以示数变大。R 2上的电流强度I 2变大，

所以

的示数变大。因总电流变小，I 2变大，所以I 3变小（I I I 总

=+23），的示数变小，

的示

数变小。

点评：（1）、根据全电路欧姆定律，分析总电流的变化情况和路端电压的变化情况。因此电源的电动势E 和内电阻r 是定值，所以，当外电阻R 增大（或减小）时，由I E

R r

=+可知电流减小（或增大），由U EI r =-可知路端电压随之增大（或减小）。

（2） 根据串、并联电路的特点和局部电路与整个电路的关系，分析各部分电路中的电流强度I 、电压U 和电功率P 的变化情况。一般来说，应该先分析定值电阻上I 、U 、P 的变化情况，后分析变化电阻上的I 、U 、P 的变化情况。

例2、 如图所示，电键闭合时，当滑动变阻器滑片P 向右移动时，试分析L 1、L 2的亮度变化情况。

分析与解：当P 向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，因此，整个电路的电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过L 1的电流将减小，L 1将变暗；同时L 1分得的电

⇒

⇒⇒

⇒

↑

↓

↓

↑↑

↓

↑

↓

端总总局U I R R I 分

U 分

1

L 2L P

3

L 局部 R 的变化

全局

I 总、U 端的变化局部

I 分、U 分的变化

B ．U 1变大，U 2变大

C ．U 1变小，U 2变小

D ．U 1变小，U 2变大

2.在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R 1和R 3 均为定值电阻，R 2为滑动变阻器。当R 2

的滑动触点在a 端时合上开关S ，此时三个电表A 1、A 2和V 的示数分别为I 1、I 2和U 。现将R 2的滑动触点向b 端移动，则三个 电表示数的变化情况是（ ）

A ．I 1增大，I 2不变，U 增大

B ．I 1减小，I 2增大，U 减小

C ．I 1增大，I 2减小，U 增大

D ．I 1减小，I 2不变，U 减小

3.如图所示是一实验电路图，在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述

正确的是（ ）

A ．路端电压变小

B ．电流表的示数变大

C ．电源内阻消耗的功率变小

D ．电路的总电阻变大

4.电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及滑动变阻器R 连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b 端时，下列说法正确的是 （ ） A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大，电流表读数减小 D.电压表读数减小，电流表读数增大

5、在右图所示电路中R R 23、是定值电阻，R 1是滑动变阻器，当R 1的滑键由左端向右端滑动时，各个电表的示数怎样变化？ 答案：1、A 2、B

3、A 解析：当滑片向b 端滑动时，接入电路中的电阻减少，使得总电阻减小D 错；根据总

R E

I

，可知总电流在增加，根据闭合电路中的欧姆定律

A A V S

R

R R

a b

E r