电路动态分析与电路故障分析专题

电路动态分析与电路故障分析专题

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。

一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化

1．串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化

[例1]如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P向左移动时，请你判断A表和V表的变化。

分析：本题中，为了分析表达的简洁，我们约定一套符号：“→”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左移→R2↓→R↓→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↑。

[变式训练题]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

1 图

2 图3

[例2]如图2，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

分析：首先要确定电路的类型，此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线，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。

[变式训练题]如图3，当滑片P向左移动时，A表和V表将如何变化。

[例3]在如图4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。

(C)伏特表示数不变，灯变亮。 (D)伏特表示数不变，灯变暗。

分析：将电流表等效为一根导线，可以看到电压表直接测量电源电压，因此当滑动变阻器的滑动片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。

[变式训练题]在如图5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4 图5 图

6 图7

2．并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化

[例4]如图6，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？

分析：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R1这条支路没有影响，所以电流表A1示数不变。滑片P右移，R2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A2示数也会变小。

[变式训练题]如图7，当滑片P向右移动时，A1表、A2表和V表将如何变化？

二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化

1．串联电路中电键的断开或闭合引起的变化

[例5]在如图8所示的电路中，将电键K闭合，则安培表的示数将______，伏特表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。

分析：在电键尚未闭合前，两个电阻组成串联电路。电压表测量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。

[变式训练题]在如图9所示的电路中，当电键K断开时，电阻R1与R2是________联连接的。电键K闭合时，电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

图8 图

9 图10

2．并联电路中电键的断开或闭合引起的变化

[例6]在图10中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将________；电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

分析：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”。

图11 图1

2 图13

[变式训练题]在图11中，灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时，电压表的示数将________；电流表A1的示数将__________，电流表A2的示数将__________ (选填“增大”、“不变”或“减小”)。

三、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12中，当电键 K闭合后，两只小灯泡发光，电压表示数为4伏。过了2分钟，电压表示数为0，经检查除小灯泡外其余器材的连接良好，请分析造成这种情况的原因可能有：_____________________。

分析：电压表示数为0，其原因有三：1.电压表没有接好或电压表损坏；2.小灯L2短路；3.小灯L1断路。起先，电压表有示数，说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为：小灯L2短路；小灯L1断路。

[变式训练题]在如图13所示的电路中，电源电压等于6伏，合上电键后电压表示数为6伏。经分析得出，电路中可能发生的情况是：______________________________。