初中物理电路动态分析和电路故障分析专题

..电路动态分析和电路故障分析电路动态分析知识精要一、什么是动态电路问题？动态电路是指当电路中的电阻、电键等发生变化时，会引起电路中的电流、电压等电学物理量发生变化的现象。在初中物理中，一般会有以下两种原因：1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。2电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化。二、动态电路问题的解题思路什么？1、对滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化问题，方法：①明确电路（电压表直接去掉，电流表看做导线，简化电路，明确电阻或用电器的串并联关系）；②判断准各电流表、电压表的测量对象（每个电表分别测的是谁的电压和电流）；③滑动变阻器的滑片P向某个方向滑动后，使电路的总电阻发生了怎样的变化；④再根据欧姆定律判断电流、电压的变化。（注意串、并联电路电流、电压关系的运用）。2、对电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化问题，方法：①明确电键断开和闭合是分别是什么电路；②画出等效电路（电压表直接去掉，简化电路）；③明确电键断开和闭合时各电流表、电压表的测量对象；④再根据欧姆定律判断电流、电压的变化。（注意串、并联电路电流、电压关系的运用）。三、动态电路问题的题型有哪些？第一种类型：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问题。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问题。第二种类型：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问题。2、并联电路中开关的断开或闭合引起的变化问题。第三种类型：电学物理量的差值、比值、乘积、变化量等问题。1、串联电路中电学物理量的差值、比值、乘积、变化量等问题。2、并联电路中电学物理量的差值、比值、乘积、变化量等问题。题目精解一、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RL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=ULI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72．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102．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12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”)。电路故障分析知识精要一、1、简单的电路故障一般来说，造成电路故障的原因主要有元件的短路、断路两种。名称定义通路处处相通的电路，它是电路正常工作的状态。断路电路某处断开，电流无法通过的电路叫断路（或叫开路）。短路电路中某个用电器（或某段电路或电源两端）被导线直接并联，电流不经过用电器直接经过导线的现象。2、故障产生的原因电路出现故障在物理实验中是经常发生的。由于元件损坏、接触不良、实验操作不当、电路元件接错而造成短路或断路。上海中考中，电路故障命题要求是故障只能发生在两个用电器的其中一个上（定值电阻、小灯泡或滑动变阻器），故障原因只能为其中一个用电器发生短路或断路。按电路我们又可以分为串联电路和并联电路的故障分析。故障的一些简单的原因与现象如下表所示：..二、电路故障的基本判断方法我们一般先由灯的亮灭、电表示数的有无或突然示数变大变小来初步判断电路是短路还是断路，然后利用电压表、电流表或导线来具体查找是哪段电路出现故障。（1）导线法如图所示S闭合，L1、L2不亮，用导线把a,b两点连接起来，灯不亮说明开关完好，若用导线和bc或cd连接起来灯亮，说明：导线与哪一部分并联，另一只灯亮，则与导线并联的那一部分断路。（2）电流表法如上图S闭合，L1、L2不亮，把电流表连入ab、bc、或cd之间灯亮，则可判定：电流表与哪一部分并联,电流表有读数，另一只灯亮,则与电流表并联部分断路。（3）电压表法如上图S闭合，L1、L2不亮，把电压表与ad连接若有读数，电源完好。当与ab连接时电压表有读数，灯不亮，则开关处有断路(或接触不良)。若无读数，则s完好。当与bc或cd连接时，若电压表有读数，则电压表并联的部分断路，若无读数，则电压表并联部分完好。三、电路故障的电路分类（一）串联电路的故障分析（1）断路：串联电路发生断路时，其特征是整个电路均无电流通过（或每个用电器都没电流通过）。用电表判断：串联电路中有一处断路，（总电流为零），可先用电压表测量电源电压，若测得电压不为零，说明电源供电正常。然后再用电压表分别测量各用电器两端的电压，凡是测得电压为0处，说明此处没有发生断路，若测得某用电器两端电压=电源电压，则这个用电器一定断路了。电路故障灯泡短路原因：接线柱直接用导线连接现象：灯泡不亮断路原因接线柱接触不良灯丝烧坏（断）现象：灯泡不亮滑动变阻器短路原因接线柱错接“同上”闭合电键前没有调节滑片p位于“阻值最大处”现象：起不到保护作用，电路电流很大断路原因：接线柱接触不良或烧坏现象：整个电路被断开接法错误，连入电阻最大并不改变原因：接“同下”现象：阻值不变，较大电流表无示数断路电压表示数为电源电压与电压表并联的电器断路..（2）短路：串联电路发生电源短路时，其特征是在短路的导线中（或路径）电流很大，是电路危险的；若发生局部短路时，特征是该用电器两端电压为0，且该用电器中无电流通过。用电表判断：串联电路中有某处发生局部短路（总电阻变小，总电流变大）可用电压表分别测量各用电器两端的电压，凡电压表有示数的（接近电源电压）用电器都没有发生短路，而电压表示数为零的地方就是发生局部短路的地方。（二）并联电路的故障分析（1）断路：并联电路发生断路时，其特征是被断路的路径（干路或支路）中无电流通过。（2）短路：并联电路发生短路时，其特征必是在电源短路，在短路的路径中电流很大，而各支路中无电流通过。用电表判断：并联电路中出现的故障都是断路。因为并联电路中任何一用电器短路，整个电路被短路（电源短路）。凡开路处，此处定无电流通过，电流表无示数。四、电路故障基本题型题型一：简单的串联电路中灯泡先正常工作，过一段时间，灯熄灭问题。题型二：简单的并联电路中灯泡先正常工作，过一段时间，灯熄灭问题。题型三：电路中因某个用电器故障，导致电表示数变化问题。题型四：故障后用电表或其他用电器二次检验问题。题目精解一、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，电压表示电压表无示数电压表并联以外电路断路电流表有示数（变大）短路电压表无示数电压表并联以外电路短路与电压表并联的电器短路电压表示数为电源电压电压表有示数断路电流表无示数电流表串联以外电路断路与电流表串联的电器断路电流表有示数..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：______________________________。[例8]在如图14所示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光。一段时间后，其中一灯突然熄灭，而电流表、电压表的示数都不变，则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。分析：这是一个并联电路。可以采用排除法。小灯L2短路，会导致电压表示数变小、电流表示数变大，且导致两灯都不亮；小灯L2断路，会导致电流表示数变0；小灯L1短路，也会导致两灯都不亮；一灯熄灭而电