巧解动态电路

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摘 要：初中物理电学中的动态电路，通俗地说，就是电路中某个电器元件状态或位置的改变，引起电路中接入的电阻值的变化，从而使电压、电流、电功率等相关电学量发生相应的改变的电路。考查动态电路，对学生的要求比较高，除了能熟练掌握公式，弄清各个电学量之间的基本关系外，还应该有一定的逻辑思维能力和表达能力，因为在动态电路中，除了涉及的相关量较多外，还会用到很多电学原理和计算公式，解题时一般会让学生对原理作适当的表述，写出公式推导过程，这时学生在解题过程写的是缺少顺序的，计算结果尽管正确,但是考试过程极易失分，而且这是一个容易被忽略的问题。

关键词：动态电路；滑动变阻器控制；开关控制

动态电路，在初中阶段主要有两种形式，一种是滑动变阻器控制的，一种是开关控制的，既有滑动变阻器又有开关控制的电路初中阶段不常见。下面就这两种电路结合自己多年来的教学经验谈谈自己的认识。

一、滑动变阻器控制的动态电路

这种电路的特点是，通过滑片位置的改变，来改变接入电路中的电阻（可以改变接入电路电阻的个数，也可以改变某个电阻接入电路的阻值），从而实现电压、电流、电功率等相关电学量的改变。这类电路的特点是滑片位置的改变，电路的性质不发生改变，电源电压不变，多出现在串联电路中。常见的以选择、实验、计算为主：

选择题和实验题中对于动态电路的考查通常是对故障电路进行。

例1.在如图所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P向右移动时（）

A.电流表示数变大，灯变暗

B.电流表示数变小，灯变亮

C.电压表示数不变，灯变亮

D.电压表示数不变，灯变暗

分析：根据识别电路基本的方法：将电流表看成导线，通过移动节点可以看到电压表直接测量电源电压，所以滑动变阻器的滑动片P向右移动的时候，电压表的示数不会有变化；而电阻R的阻值随滑片的右移逐渐变大，小灯的电阻RL大小不变（注意：在初中阶段，灯的电阻由于温度的变化引起的变化往忽略不计），因此电路中的总电阻变大，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，小灯的实际功率P=UI也将变小，所以小灯的发光将变暗。本题正确答案为D。

滑动变阻器控制的动态电路在计算题中也经常出现，解答这一类题要注意两个隐含条件：滑片位置的改变不改变电路的性质和电源总电压。

例2．（2005年甘肃）（6分）如图所示，当开关S闭合后，滑动变阻器滑片P在B端时，电压表示数为9 V，电流表示数为0.15 A；滑片P在中点C时电压表的示数为6 V．

求：（1）滑动变阻器R1的最大阻值；（2）电源电压和R2的阻值。

这是一个典型的滑动变阻器控制的动态电路，只是通过滑片位置的改变，改变了接入电路的电阻，改变了电路中相关的电学量。理解这一点之后，就可以分析滑片在不同位置时的接入电路中的电阻，再根据串联电路的基本特点，就能顺利作解答。（1）S闭合，P在B端，电路中两个电阻器R1，R2且是串联，电压表测R1两端电压。根据串联电路的特点，I1=I2=I得出I1=0.15 A，再根据欧姆定律R=U/I=U1/I1=9 V/0.15 A=60 Ω；（2）P在中点（BC段被短路）这时电路中只剩CA段这段电阻我们称它为R3，则此时电路中的电流为Ｉ=U3/R3=6 V/30 Ω=0.2 A，再根据两次电源电压不变，可列出方程：P在B端时U=0.15 A×（R1+60 Ω），P在中点时U=0.2 A×（R1+30 Ω），得出0.15 A×（R1+60 Ω）=0.2 A×（R1+30 Ω）即可解出：R1=60 Ω，U=18 V.不论哪种动态电路中，电源电压都是设定不变的，不要忘记挖掘隐含的这一条件。

二、开关控制的动态电路

这种动态电路的特点是通过开关的闭合，既可以改变电路中接入电路的电阻个数，又可以改变电路的性质，让电路在串并联之间转换，这类电路与滑动变阻器控制的电路相同，也具有电源电压不变的特点。要想正确解答这种动态电路，就要熟练掌握欧姆规律和串并联电路的特点。

如，所示电路，已知电源电压为6 V，R1的阻值为2 Ω，R2的阻值为3 Ω，R3的阻值为6 Ω。求（1）S1、S2都闭合时电流表的示数；（2）S1、S2都断开时电路的总功率。

这个题目可以说是开关控制的动态电路典型题，几乎可以说任何一本资料都以它为范本。这个题是典型的计算题，条件和电路图清晰明了，留给大家思考的只是对电路进行动态分析，下面我们按照动态电路的特点进行分析：S1，S2都闭合，电路中R1被短路，根据电路识别方法被短路的电阻看成导线，（断路的可以拆除）来绘制简化后的等效电路，简化后的电路中,很容易看出R1被短路后，剩两个电阻R2和R3并联，根据并联电路的特点，干路电流等于各支路电流之和，各支路电压与电源电压相等的特点,就可以列出如下算式：

（1）U=U2=U3=6V，Ｉ=Ｉ2+Ｉ3=U2/R2+U3/R3=6 V/3 Ω+6 V/6 Ω=3 A

（2）S1、S2都断开时电路，R3断路拆除后可以得出，R1，R2串联，再根据串联电路的特点可以列出算式：I=U/I=6V/（2 Ω+3 Ω）=1.2A，P=UＩ=6 V×1.2 A=7.2 W。

动态电路，是一种应用性很强的电路，生活中应用很广泛，常常会联系生活中的常用电器来考查我们，如两挡电器，像电饭煲，电热毯、电热水器等。但是不管实物电路怎么复杂，简化后都会转化成我们熟悉的基本动态电路，解题思路和解题方法基本相同。

动态电路由于其综合型较强，考查内容全面，题型也比较灵活的特点，填空、选择、实验、计算各类题型中都有它的踪迹，而且所占比重较大。因此，熟练把握动态电路的解题思路和方法，对于每个同学来说，有着至关重要的意义。

（作者单位 江苏省新沂市时集中学）