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判断电路中电表(电压表、电流表)读数的变化,实质是对电路的结构、电路电流和电压的变化进行分析,近几年的中考试题中,常常会遇到这一类型的试题。这类试题综合性强,既考查学生对串联、并联电路特点和欧姆定律认识理解掌握的程度,又考查学生应用这些知识解决实际问题能力。对初中生来说,由于受到各种因素的制约,解答时不少学生束手无策,随意猜测,造成判断错误。怎样才能使学生掌握电表读数变化的判断方法呢?教师应从以下几方面给予指导。
一、认识引起电路中电表读数发生变化的原因
在电路中,引起电表读数变化的根源,一是电路中的滑动变阻器的滑片缓慢滑动,电路中的电阻跟着缓慢变化;二是电路中开关的通断状态发生了变化,电路结构或连入的元件发生了变化,电路中的电阻跟着发生了跳跃变化。限于初中学生水平,中考试题一般只涉及简单电路和电路一处发生变化的情况。
二、清楚几种基本电路的阻值变化
1、串联电路,如图1所示,由一个定值电阻R0和一个变阻器RP串联组成。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。
2、并联电路,如图2所示,由一个定值电阻R0和一个变阻器RP并联组成。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。
3、混联电路,如图3、图4所示,由几个定值电阻和一个变阻器组成。图3,定值电阻R1和R2并联后与变阻器RP串联,可将定值电阻R1和R2并联部分等效为一个定值电阻,和图1的结构就相同了。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。图4,定值电阻R2和变阻器RP并联后与定值电阻R1串联,可将定值电阻R2和变阻器RP并联部分等效为一个变阻器,和图2电路结构就相同了。变阻器RP变大,定值电阻R2和变阻器RP并联等效电阻变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,定值电阻R2和变阻器RP并联等效电阻变小,总电阻R也变小。
三、掌握解题思路
1、看电路中除测量仪表外有哪些元件,元件连接情况是串联还是并联,若开关状态发生变化,应画出状态发生变化前后的电路简图。
2、看测量仪表,即电流表是测量哪个电路或那个元件的电流的,电压表是测量哪段电路或那个元件两端的电压的,为了更清楚地看懂电路简图,可将电流表、电压表理想化,即在电路简图中电流表用导线连通,电压表去掉。
3、从电阻变化入手分析,遵循以下分析步骤:
局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化(电源电压不变)→局部定值电阻电压的变化→局部电流的变化。
例1、如图5所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A的示数将______,电压表V1的示数将______,电压表V2的示数将______。
分析:该电路中有一个电源、一个开关、两个电阻(用电器)和三块测量仪表,其中电流表A测量的是干路电流,电压表V1测量的是变阻器RP两端的电压,电压表V2测量的是定值电阻R两端的电压,电路简图如图6。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器RP将变小→电路总电阻R总将变小(R总=RP+R)→电路中的总电流I总将变大(I总=U总/R总), 电流表A的示数将变大→定值电阻R两端的电压将变大(I=I总,U=IR), 电压表V2的示数将变大→变阻器RP两端的电压将减小(Up= U总- U),电压表V1的示数将减小。
答案:变大、变小、变大。
例2、如图7所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列判断正确的是()。
A、三只电表的示数都变大
B、A1、A2示数变小,V的示数不变
C、三只电表的示数都变小
D、A1的示数变小,A2、V表示数不变
分析:该电路中有一个电源、一个开关、两个电阻(用电器)和三块测量仪表,其中电流表A1测量的是干路电流,电流表A2测量的是变阻器R1支路电流I1,电压表V测量的是变阻器R1两端的电压U1,也是定值电阻R2两端的电压U2,也是电源两端电压U,所以V的示数不变,电路简图如图8。当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器R1将变大→变阻器R1支路的电流I1将减小(U=U1,I1=U1/R1),电流表A2的示数将变小→定值电阻R2支路的电流I2不变化(U=U2,I2=U2/R2)→电路中的总电流I将变小(I=I1+ I2),电流表A1的示数将变小。
答案:B。
综上所述,分析此类问题时,要紧紧把握如电源电压、定值电阻的阻值这些不变的物理量作为问题的切入点,遵循“局部→整体→局部”的原则来分析各种变化电路。
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一、认识引起电路中电表读数发生变化的原因
在电路中,引起电表读数变化的根源,一是电路中的滑动变阻器的滑片缓慢滑动,电路中的电阻跟着缓慢变化;二是电路中开关的通断状态发生了变化,电路结构或连入的元件发生了变化,电路中的电阻跟着发生了跳跃变化。限于初中学生水平,中考试题一般只涉及简单电路和电路一处发生变化的情况。
二、清楚几种基本电路的阻值变化
1、串联电路,如图1所示,由一个定值电阻R0和一个变阻器RP串联组成。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。
2、并联电路,如图2所示,由一个定值电阻R0和一个变阻器RP并联组成。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。
3、混联电路,如图3、图4所示,由几个定值电阻和一个变阻器组成。图3,定值电阻R1和R2并联后与变阻器RP串联,可将定值电阻R1和R2并联部分等效为一个定值电阻,和图1的结构就相同了。变阻器RP变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,总电阻R也变小。图4,定值电阻R2和变阻器RP并联后与定值电阻R1串联,可将定值电阻R2和变阻器RP并联部分等效为一个变阻器,和图2电路结构就相同了。变阻器RP变大,定值电阻R2和变阻器RP并联等效电阻变大,总电阻R也变大;变阻器RP变小,定值电阻R2和变阻器RP并联等效电阻变小,总电阻R也变小。
三、掌握解题思路
1、看电路中除测量仪表外有哪些元件,元件连接情况是串联还是并联,若开关状态发生变化,应画出状态发生变化前后的电路简图。
2、看测量仪表,即电流表是测量哪个电路或那个元件的电流的,电压表是测量哪段电路或那个元件两端的电压的,为了更清楚地看懂电路简图,可将电流表、电压表理想化,即在电路简图中电流表用导线连通,电压表去掉。
3、从电阻变化入手分析,遵循以下分析步骤:
局部电阻的变化→整个电路的电阻的变化→总电流的变化(电源电压不变)→局部定值电阻电压的变化→局部电流的变化。
例1、如图5所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,电流表A的示数将______,电压表V1的示数将______,电压表V2的示数将______。
分析:该电路中有一个电源、一个开关、两个电阻(用电器)和三块测量仪表,其中电流表A测量的是干路电流,电压表V1测量的是变阻器RP两端的电压,电压表V2测量的是定值电阻R两端的电压,电路简图如图6。当滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器RP将变小→电路总电阻R总将变小(R总=RP+R)→电路中的总电流I总将变大(I总=U总/R总), 电流表A的示数将变大→定值电阻R两端的电压将变大(I=I总,U=IR), 电压表V2的示数将变大→变阻器RP两端的电压将减小(Up= U总- U),电压表V1的示数将减小。
答案:变大、变小、变大。
例2、如图7所示,电源电压保持不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P向左移动时,下列判断正确的是()。
A、三只电表的示数都变大
B、A1、A2示数变小,V的示数不变
C、三只电表的示数都变小
D、A1的示数变小,A2、V表示数不变
分析:该电路中有一个电源、一个开关、两个电阻(用电器)和三块测量仪表,其中电流表A1测量的是干路电流,电流表A2测量的是变阻器R1支路电流I1,电压表V测量的是变阻器R1两端的电压U1,也是定值电阻R2两端的电压U2,也是电源两端电压U,所以V的示数不变,电路简图如图8。当闭合开关S,滑动变阻器的滑片P向左移动时,变阻器R1将变大→变阻器R1支路的电流I1将减小(U=U1,I1=U1/R1),电流表A2的示数将变小→定值电阻R2支路的电流I2不变化(U=U2,I2=U2/R2)→电路中的总电流I将变小(I=I1+ I2),电流表A1的示数将变小。
答案:B。
综上所述,分析此类问题时,要紧紧把握如电源电压、定值电阻的阻值这些不变的物理量作为问题的切入点,遵循“局部→整体→局部”的原则来分析各种变化电路。
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