三步”解决初中电路分析问题
初中电路问题的分析一直是教师教学的重点和难点,也是学生认为学物理难的一大因素,本文针对初中阶段电路及电表的特点,通过三个步骤轻松解决电路分析问题,即通过电路简化、电表对应、电路判断.
一、方法介绍：
1.电路简化
这是电路分析中的一个非常重要的步骤,只有把比较复杂的电路简化才能进行电路的分析.对于电路的简化概括为一下几种方法：
⑴对于电路中存在的电流表,由于其电阻极小,因此可以用导线将其取代；
⑵对于电路中存在的电压表,由于其电阻极大,因此可以看作断路而直接将电压表去掉；
⑶对于电路中存在的短路、断路的这部分电路,由于实际没有电流通过,因此也可以直接将该部分电路去掉；
⑷对于电路出现的导线端点可以不经电源、用电器、等任意移动；
⑸对于电路中出现的滑动变阻器,可以看作是有两个定值电阻组成的电路.
经过以上几种电路简化后,电路就会变得比较简单,容易识别出是并联还是串联,明确各用电器的关系,接下去进行第二个步骤是电表的对应.
2.电表对应
经过电路简化后,电路中基本只出现电源、用电器,电路显得比较简单,把刚才去掉的电表复原上去,.
3.电路判断
根据题目要求对简化后、电表复原后的电路,结合串并联电路的知识、综合题意进行判断,比如电表的测量分析、电路连接的分析、电路故障的分析、动态电路各电表的示数变化情况等.
二、典型例题分析：
（注：以下分析电压表和电流表分别用“A表、V表”代替）
例1如图1-1所示的电路,开关S闭合后,判断电路的连接情况及各电表的测量对象.
分析：电路看上去比较复杂,首先利用电路简化原则1和2,把电路中的A表和V表处理掉,V表当断路去掉,A表用导线代替,简化成如图1-2,则一眼就能看出电路的连接情况——串联.再把电表复原上去,这样就容易判断出电表A1和A2测串联电路的电流,且两者相等,V1测R1、V2测总电压、V3测R3.
例2如图2-1所示的电路,分析开关S闭合前后A表和V表的变化情况.
分析：根据电路简化原则3,开关S闭合前,相当于此处电路断路,可以把它去掉,如图2-2,则R1和R2串联,V表测R1的电压；当开关S闭合后把R2短路,则该部分电路也可去掉,如图2-3,则电路中只剩下R1,虽然V表仍然测R1,但此时也相当于测电源总电压,因此V表示数变大,同样原来两个电阻串联,现在电路中只有一个电阻,总电阻变小,则A表示数也变大.
例3如图3-1所示,判断V表的测量对象.
分析：根据电路简化原则4,可以把V表连接的点1、点2,适当移动到分别到点3、点4,如图3-2和图3-3所示,则容易判断出V表测的是R2的电压.
例4如图4-1所示,滑动变阻器的滑片P向右移动时,各电表示数变化情况.
分析：首先把V表当作断路去掉,很明显电路的连接是串联,滑动变阻器在这里相当于是个定值电阻,因此无论滑片如何移动,电路中的总电阻未变,因此A表的示数不变,再根据电路简化原则5,可以把滑动变阻器R1看作两个定值电阻,如图4-2所示,则V表测Ra和R2,当滑片P向右移动,实际是Ra的电阻在变小,因此V表测的Ra和Rb的总电阻在变小,因此V表的示数变小.
例5在图5所示的电路中,电源电压不变.闭合电键K,电路正常工作.一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则 （ ）
A．灯L可能变亮 B．灯L亮度可能不变
C．电阻R可能断路 D．电阻R可能短路
分析：本题是电路故障的分析.首先根据电路简化的原则,判断出灯L与R之间的连接方式串联,同时也判断出V1测的是电源电压的值,V2测的是R的电压,显然电源电压是不变的,因此V1的示数是不可能变化的,显然只能V2变大,即灯L的分压变变小,R处的分压变大,由于是串联,这里有两者可能, 即灯L短路,没有分到电压使原来的分压都给了R,即使V2增大；或R断路使V表串联在电路中,由于V表的电阻极大,在串联电路中电阻大的分压大,因此也比原来的分压大；或两则同时存在.
例6如图6-1所示,电源电压保持不变,闭合开关S,滑片P向右移动,各电表的变化情况怎样.
分析：本题是一个比较复杂、综合的电路分析题.首先根据电路的简化原则,进行如图6-2所示的简化,把虚线框内的部分电路去掉,变成如图6-3所示的电路,很明显灯L与滑动变阻器的连接方式是并联,再把各电表进行对应,A1测滑动变阻器的电流,A2测干路电流,V表测并联电路的路端电压,最后判断,当滑片向右移动是变阻器的阻值变大,则A1和A2均变小,V表示数不变.