动态电路分析方法

动态电路分析方法电路的动态分析，是欧姆定律的具体应用，在历年的高考中经常出现。此类问题能力要求较高，同学们分析时往往抓不住要领，容易出错。电路发生动态变化的原因是由于电路中滑动变阻器触头位置的变化，引起电路的电阻发生改变，从而引起电路中各物理量的变化，在此将动态电路的分析方法介绍如下。一、程序法根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析。基本思路是：“部分—整体—部分”，即从阻值变化的部分如手，由串并联电路规律判知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，最后由部分电路的欧姆定律得知个部分物理量的变化情况，一般思路是：1确定电路的外电阻R外总如何变化。2根据闭合电路的欧姆定律EIRr总外总确定电路的总电流如何变化。（利用电动势不变）3由UIr内内确定电源内电压如何变化。（利用r不变）4由UEU外内确定电源的外电压如何变化。5由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端电压如何变化。6由部分电路和整体的串并联规律确定支路两端电压如何变化及通过各支路电路如何变化。二、图像法电路发生动态变化时，其电路图可等效为如图（1）所示，根据闭合电路的欧姆定律得到UEIr,其图像如图（2）中的a，根据部分电路的欧姆定律可知UIR，其导体的U—I图像如（2）中b，在电源确定的电路中，由图（2）得，当电阻R增大时（即图中的角度变大），通过R的电流减小，R两端的电压变大，当电阻R减小时（即图中的角度变小），其电流增大，电压减小。三、“串反并同”法所谓“串反”，即某一电阻增大（减小）时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都减小（增大）。所谓“并同”，即某一电阻增大（减小）时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都增大（减小）。但须注意的前提有两点：1电路中电源内阻不能忽略；2滑动变阻器必须是限流接法。四、极限法即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端讨论。（一般应用于滑至滑动变阻器阻值为零）例1、在图中电路中，当滑动变阻器的滑动片由a向b移动时，下列说法正确的是：A、电压表读数增大，电流表读数减小。B、电压表读数减小，电流表读数增大。C、两表读数均增大。D、两表读数均增大。法一：当滑片由a向b移动时，3R增大，导致外电阻R也增大。由EIRr知，总电流I减小，路端电压UEIr增大，即电压表读数增大，2R两端电压21UEIrIR增大，通过2R电流222UIR增大，通过3R的电流32III变小，即电流表读数减小，所以答案选A。法二、利用“图像法”由图（2）可知，当3R增大时，通过3R的电流减小，则与3R串联的电流表的读数也减小。把整个外电路等效为一个可变电阻，当3R阻值变大时，外电路电阻也变大，同样有图（2）可知，路端电压也增大，即电压表读数增大，所以答案选A。法三、利用“串反并同”法，3R阻值变大，与3R串联的电流表读数变小，即串反，把整个外电路等效为一个可变电阻，3R变大，导致外电阻也变大，则与之并联的电压表读数也变大，即并同，答案选A。法四、逆向思维将滑片由b滑至a端变阻器电阻变为零，将2R短路，总电阻变小，总电流变大，电流表读数变大，路端电压变小，故电压表读数变小，所以将滑动片由a向b移动时，电流表读数变小，电压表读数变大。选A。例2、如图所示，1R、2R、3R和4R为定值电阻，5R为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V读数为U，当5R的触点向a移动时：A、I变大，U变小B、I变大，U变大C、I变小，U变大D、I变小，U变小法一：电路结构为2R、4R串联后与5R并联，再与1R、3R串联。电流表测量的是2R、4R支路的电流，电压表测量路端电压。当5R的触点向a移动时，5R阻值减小，从而导致整个外电阻减小，总电流变大，路端电压变小，即电压表读数减小，又5R两端电压减小，则电流表读数I变小，所以答案选D。法二、利用图像法，由前面图（2）可知，5R阻值变小，5R两端电压也变小，则电流表读数也变小，把整个外电路等效为一个可变电阻，5R阻值变小时，外电阻也变小，同样由图（2）知，路端电压变小，即电压表的读数变小，答案选D。法三、利用“串反并同”法。5R阻值变小，与5R并联的电流表的读数也变小，即并同。把整个外电路等效为一个可变电阻，5R变小时，外电阻也变小，则与之并联的电压表读数也变小，即并同。选D。法四：将滑片滑至a端变阻器阻值为零，将2R、4R支路短路，电流表读数减为零。总外电阻变小，总电流变大，路端电压变小，故选D。由以上可见，利用图像法或串反并同分析直流电路的动态问题，既简单又准确，但要注意在应用时，应分析清楚电路的结构特点，对所学知识真正理解掌握，在得到结论后，要注意验证结果是否合理，不能生搬硬套。