论文部分内容阅读
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2013)02-0182-01
直流电路分析中的一种重要题型称为“电路动态变化分析”。此类题目通常采取的办法是从电阻的变化入手,即:若一部分电阻变大,则总电阻变大,进而分析电阻的总电流变小、内电压变小,路端电压变大,再对外电路中各部分的电压电流进行分析。具体步骤为:①由部分外电阻的变化确定电路总的外电阻的变化。②根据闭合电路的欧姆定律确定电路的总电流的变化。③确定电源内电压的变化。④确定电源的外电压的变化。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的变化。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流的变化。这种分析方法通常称为“程序法”,该方法规范、全面,但对部分学生来讲,过于复杂,不能将电路分析到底,并且解题消耗的時间过长。若能合理结合“分压关系”,不但节省解题时间,更能提高解题的正确率。
一、应用“分压关系”的知识准备
电路中,分压关系的应用首先是针对串联电路,对某一部分电阻R,若阻值R变大,根据闭合电路欧姆定律,该电阻上的电压UR=■.R=■ ,因为R其它不变,则可判断该部分的电压变大。这要求首先认清电路的整体结构:任何电路都可以看成是内外电路的串联,即最大的分压关系内外电阻的分压。内电阻固定不变,若外电阻变大,则路端电压变大。外电路中的具体关系亦是如此,部分外电阻增大,该外电阻的电压也增大。其余部分,可再根据电压、电流关系依次推断。
二、应用“分压关系”解析常见题型
题型1:巧解“串联”电路
如图所示,当滑动变阻器的滑片P向a端移动时,分析电流表和电压表的示数如何变化?
解析一:“程序法”
P向a端移动,R3变小,总电阻变小,总电流I变大,内电压Ir变大,路端电压U=E-Ir,U变小,电压表示数变小;R1上的电压U1=IR1,U1变大,并联部分电压U并=U- U1,U并变小,R2上的电流I2=■,I2变小,R3上的电流I3=I-I2,I3变大,电流表示数变大。
解析二:结合“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由内电阻r、定值电阻R1及虚线框内部分组成的串联电路。
步骤2:P向a端移动,R3变小,外电阻变小,路端电压U变小,电压表示数变小;R3变小,并联部分(虚线框内)电阻变小,该部分电压U并变小,R2上的电流I2变小,而总电流变大,所以R3上的电流I3=I- I2,I3变大,电流表示数变大。
再如右图所示,R1、R2、R3、R4均为定值电阻,R5为滑动变阻器,分析R5的滑片向a移动的过程,电压表、电流表的示数变化。
解析:“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由内电阻r、定值电阻R1、R2及虚线框内部分组成的串联电路。
步骤2:滑片向a移动,R5变小,外电阻变小,路端电压变小,电压表示数变小;并联部分(虚线框内)电阻变小,该部分电压变小,电流表支路电阻不变,电流表示数变小。
题型2:巧解并联电路
如图所示,开关S闭合,小灯泡A、B均
发光。将滑动变阻器的滑片向上移动,判断
小灯泡A、B的亮度变化。(小灯泡A、B均安全工作)
解析:“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由外电路和内电路组成的串联电路。
步骤2:滑片向上移动,外电阻变小,路端电压变小,A灯变暗;滑片向上移动,虚线框内电阻变小,虚线框内电压变小,B灯电压变小,B灯变暗。
再如右图电路中,电源电压不变。当滑片P向右移动时,电流表A1、A2和电压表V的读数将如何变化?
步骤1:观察电路结构
该电路是由外电路和内电路组成的
串联电路。
步骤2:滑片向右移动,外电阻变大,路端电压变大,电压表示数变大;路端电压变大,R1支路电阻不变,电流表A1示数变大;外电阻变大,总电阻变大,总电流变小,电流表A2示数变小。
通过对以上各例的对比分析,可以看出,“分压关系”的应用,使电路“动态变化”的分析过程步骤更加简化、节奏更加清晰。但应用过程必须充分理解个体电阻与整体电阻的关系、电阻变化与电压变化的关系,此法可谓“简约而不简单”。能合理应用“分压关系”,解此类题目可事半功倍,值得为学生推介。
三、应用“分压关系”认识分压式电路
在电路设计中,将滑动变阻器连接为分压器的电路称之为分压式电路。以“描绘小灯泡的伏安特性曲线”为例,电路设计形式为图1所示。因待测部分与滑动变阻器并联,导致学生产生两个疑惑:1.为什么命名为分压式电路而不是分流式电路?2.其分压过程是如何实现的?此类电路形成了学生学习的难点。
现将电路改造如图2所示。外电路为虚线框内部分和滑动变阻器右段所组成的串联电路,即虚线框内部分和滑动变阻器右段构成了分压关系。滑片位于最左端时,虚线框内部分电阻为零,因此电压为零;滑片向右移动过程,虚线框内部分电阻逐渐变大,滑动变阻器右段电阻逐渐变小,导致待测部分分得的电压逐渐变大;当滑片滑至最右端时,待测部分电压达到最大。
应用“分压关系”,要求学生对电路整体有很好的把握。用好“分压关系”,不但使解题能力得到提升,而且能逐步培养学生在处理事务上的大局意识。
直流电路分析中的一种重要题型称为“电路动态变化分析”。此类题目通常采取的办法是从电阻的变化入手,即:若一部分电阻变大,则总电阻变大,进而分析电阻的总电流变小、内电压变小,路端电压变大,再对外电路中各部分的电压电流进行分析。具体步骤为:①由部分外电阻的变化确定电路总的外电阻的变化。②根据闭合电路的欧姆定律确定电路的总电流的变化。③确定电源内电压的变化。④确定电源的外电压的变化。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的变化。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流的变化。这种分析方法通常称为“程序法”,该方法规范、全面,但对部分学生来讲,过于复杂,不能将电路分析到底,并且解题消耗的時间过长。若能合理结合“分压关系”,不但节省解题时间,更能提高解题的正确率。
一、应用“分压关系”的知识准备
电路中,分压关系的应用首先是针对串联电路,对某一部分电阻R,若阻值R变大,根据闭合电路欧姆定律,该电阻上的电压UR=■.R=■ ,因为R其它不变,则可判断该部分的电压变大。这要求首先认清电路的整体结构:任何电路都可以看成是内外电路的串联,即最大的分压关系内外电阻的分压。内电阻固定不变,若外电阻变大,则路端电压变大。外电路中的具体关系亦是如此,部分外电阻增大,该外电阻的电压也增大。其余部分,可再根据电压、电流关系依次推断。
二、应用“分压关系”解析常见题型
题型1:巧解“串联”电路
如图所示,当滑动变阻器的滑片P向a端移动时,分析电流表和电压表的示数如何变化?
解析一:“程序法”
P向a端移动,R3变小,总电阻变小,总电流I变大,内电压Ir变大,路端电压U=E-Ir,U变小,电压表示数变小;R1上的电压U1=IR1,U1变大,并联部分电压U并=U- U1,U并变小,R2上的电流I2=■,I2变小,R3上的电流I3=I-I2,I3变大,电流表示数变大。
解析二:结合“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由内电阻r、定值电阻R1及虚线框内部分组成的串联电路。
步骤2:P向a端移动,R3变小,外电阻变小,路端电压U变小,电压表示数变小;R3变小,并联部分(虚线框内)电阻变小,该部分电压U并变小,R2上的电流I2变小,而总电流变大,所以R3上的电流I3=I- I2,I3变大,电流表示数变大。
再如右图所示,R1、R2、R3、R4均为定值电阻,R5为滑动变阻器,分析R5的滑片向a移动的过程,电压表、电流表的示数变化。
解析:“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由内电阻r、定值电阻R1、R2及虚线框内部分组成的串联电路。
步骤2:滑片向a移动,R5变小,外电阻变小,路端电压变小,电压表示数变小;并联部分(虚线框内)电阻变小,该部分电压变小,电流表支路电阻不变,电流表示数变小。
题型2:巧解并联电路
如图所示,开关S闭合,小灯泡A、B均
发光。将滑动变阻器的滑片向上移动,判断
小灯泡A、B的亮度变化。(小灯泡A、B均安全工作)
解析:“分压法”
步骤1:观察电路结构
该电路是由外电路和内电路组成的串联电路。
步骤2:滑片向上移动,外电阻变小,路端电压变小,A灯变暗;滑片向上移动,虚线框内电阻变小,虚线框内电压变小,B灯电压变小,B灯变暗。
再如右图电路中,电源电压不变。当滑片P向右移动时,电流表A1、A2和电压表V的读数将如何变化?
步骤1:观察电路结构
该电路是由外电路和内电路组成的
串联电路。
步骤2:滑片向右移动,外电阻变大,路端电压变大,电压表示数变大;路端电压变大,R1支路电阻不变,电流表A1示数变大;外电阻变大,总电阻变大,总电流变小,电流表A2示数变小。
通过对以上各例的对比分析,可以看出,“分压关系”的应用,使电路“动态变化”的分析过程步骤更加简化、节奏更加清晰。但应用过程必须充分理解个体电阻与整体电阻的关系、电阻变化与电压变化的关系,此法可谓“简约而不简单”。能合理应用“分压关系”,解此类题目可事半功倍,值得为学生推介。
三、应用“分压关系”认识分压式电路
在电路设计中,将滑动变阻器连接为分压器的电路称之为分压式电路。以“描绘小灯泡的伏安特性曲线”为例,电路设计形式为图1所示。因待测部分与滑动变阻器并联,导致学生产生两个疑惑:1.为什么命名为分压式电路而不是分流式电路?2.其分压过程是如何实现的?此类电路形成了学生学习的难点。
现将电路改造如图2所示。外电路为虚线框内部分和滑动变阻器右段所组成的串联电路,即虚线框内部分和滑动变阻器右段构成了分压关系。滑片位于最左端时,虚线框内部分电阻为零,因此电压为零;滑片向右移动过程,虚线框内部分电阻逐渐变大,滑动变阻器右段电阻逐渐变小,导致待测部分分得的电压逐渐变大;当滑片滑至最右端时,待测部分电压达到最大。
应用“分压关系”,要求学生对电路整体有很好的把握。用好“分压关系”,不但使解题能力得到提升,而且能逐步培养学生在处理事务上的大局意识。