滑动变阻器的接法与闭合电路的动态分析

滑动变阻器的接法与闭合电路的动态分析第一类：简单的串、并联接法（限流式）：滑动变阻器阻值增大时回路总电阻R总增大，支路数量增多时总电阻R总减小。例1、如图所示，R2为定值电阻，A、B是两个小灯泡，当滑动变阻器R1触点向下滑动时,两灯的亮度变化情况是：()A．A灯变亮,B灯变亮；B．A灯变暗,B灯变亮；C．A灯变暗,B灯变暗；D．A灯变亮,B灯变暗。分析：这类题目处理相对较简单，题中滑动变阻器触点向下滑动，滑动变阻器接入电路的有效阻值增大，所以R总增大，使得总电流I总减小，路端电压U总增大，即UA增大，所以A灯变亮，IA变大；又因为A灯和左边电路的关系是并联关系，分析电流有：流过R2的电流I2=I总-IA，所以I2减小，U2减小；又R2和R1、B灯串联，分析电压：UB=U总-U2，U总增大，U2减小，所以UB增大，即得B灯变亮。故正确答案是A。这类分析相对比较清晰，只需要抓住一点：串联结构分析电压，并联结构分析电流，问题自然迎刃而解。第二类：滑动变阻器一部分和其他电阻串联，再和另一部分并联的情况（分压式1）：具体结构看右图，滑动变阻器触点把滑动变阻器分成两部分，a断阻值为Ra，b端阻值为Rb（下同），其中Rb与R2串联，再和Ra并联，当触点向右滑动时，Rb减小，Ra增大，有些同学就开始犯难了，对总电阻怎么变化没法作出正确的判断。同样触点向左移动时也一样有难度。对于这类题目应该怎么去分析呢？这里介绍一种方法：函数法。先写出总电阻的关系式R总=a2bb2aRRR)R(RR；又因为Ra+Rb=R1，为滑动变阻器的总阻值，是一个定值。所以上面表达式有：R总=4RR4RRRRRR]2)R(RR[RRR)R(RR21a2ba2b2b2aa2bb2a可见总电阻R总有最大值4RR21，且当Ra=R2+Rb的时候取到最大值。所以这时又要展开讨论：错误!未找到引用源。、当R1R2时，等式Ra=R2+Rb可以满足，故触点从a向b移动过程中，总电阻R总先增大后减小；错误!未找到引用源。、当R1R2时,RaR1R2R2+Rb，故取不到最大值，触点从a向b移动过程中，总电阻R总始终增大。例2、如图所示电路中，电源电动势和内电阻为定值，固定电阻的阻值R2小于变阻器ａｂ两端之间的总阻值R3，R1≠０。当变阻器的触点Ｐ从ａ向ｂ移动过程中，两电压表V1和V2的示数变化是：（）A．V1变大,V2变大；B．V1变大,V2变小；C．V1先变大后变小,V2先变大后变小；D．V1先变大后变小,V2总增大。分析：因为R3R2,即滑动变阻器的总阻值较大，所以当滑片Ｐ从ａ向ｂ移动过程中，回路中的总电阻R总先变大后变小，干路电流I总先减小后增大，即可得到V1读数先变大后变小；当V1读数U1变大时，Rb+R2在减小，所以流过R2的电流I2=21RRUb增大，所以V2读数U2变大；当V1读数U1变小时，干路电流I总增大，电阻Ra增大，而流过Ra的电流Ia=aRU1减小，故流过R2的电流I2=I总-Ia增大，V2读数U2也增大。所以正确答案是D。第三类：滑动变阻器一部分和其他电阻并联，再和另一部分串联的情况（分压式2）：如右图所示，其中Rb与R2并联，再和Ra串联，当触点向右滑动时，Rb减小，Ra增大，对于总电阻的变化学生又有难度了。我们还是采用函数法来处理这类问题：R总=bbbbbbbbbaRRRRRRRRRRRRRRRRRRR1122122122122可见R总随Rb的增大而减小，即触点自b向a滑动时R总始终减小。例3、如图所示,当滑动变阻器的触点P向a端滑动时：()A．电流表的示数减小,电压表的示数增大；B．电流表的示数增大,电压表的示数减小；C．电流表和电压表示数都减小；D．电流表和电压表示数都增大。分析：当触点P向a端移动时，Rb增大，故R1、R2的总电阻减小，R总也减小。I总增大，U总减小，而电压表测量的就是路端电压U总，所以电压表的示数减小；又P向a端滑动时Rb、R2的并联阻值增大，流过并联电阻的电流I总也增大，故R1两端的电压U1增大，流过R1的电流增大，即得电流表的读数变大，故正确答案是B。由上面可知，我们在处理闭合电路动态分析的问题时，关键是先确定回路中的总电阻R总怎么变化，而R总的变化分析，我们可以结合数学函数的问题来处理，求其变化关系，再结合串并联电路中电压，电流的关系来分析各物理量（电压、电流等）的变化。