怎样指导学生学习电学中电路变化综合题

怎样指导学生学习电学中电路变化综合题

丁先军

湖南省常德市鼎城区江南中学    415100

电学是初中物理学习的重点知识之一，但学生普遍感到难度大。而近年来的中考物理题，对电学综合题的解答要求较高。教学中老师讲得不少，但相当部分学生反映“听得懂”，但到自己做题时就无从下手了，怎样才能使学生掌握这类问题的解法呢？

电学综合题，一般是对由电流表、电压表、滑动变阻器、开关、电源和几个用电器组成的电路，通过开关的打开或合上，变阻器滑片的滑动来研究电路中电表的示数；计算某用电器消耗的电功率或某段时间内电流通过用电器所做的功或产生的热量等。而不论计算什么物理量，关健是弄清楚某电路或某段电路在各种情况下的电流、电压和电阻值。在电学综合题中电路往往不是一成不变的，那么在变化电路中分析清楚电路的变化就是至关重要的了，而引起电路变化的原因主要是，一：电路中有滑动变阻器，通过移动滑动变阻器的滑片来改变滑动变阻器接入电路的有效电阻或者改变各用电器的连接关系，从而改变电路。二：电路中有多个开关，通过开关的闭合和断开，使各用电器的连接关系发生改变，从而改变电路。下面就从这二个方面进行分析。

一、滑动变阻器滑片的移动造成电路的变化

分析这类问题的关健是要开清：滑片把整个变阻器分成两部分，哪一部分为有效电阻，哪一部分为无效部分。

1．当滑动变阻器一般是串联在电路中，起保护作用时

例1如图1，电源电压不变，当滑片P向左滑动时，则（）

A．电流表的示数增大，电压表的示数减小

　　B．电流表的示数变小，电压表的示数变大 

　　C．电流表的示数增大，电压表的示数变大 

D．电流表的示数变小，电压表的示数变小

解题思路： 

（1）首先分析电路的连接方式，各电表所测得是哪一用电器的电流、电压。 

　　（2）再分析滑片移动引起电阻发生什么改变。 

　　（3）进一步定性分析电表示数如何变化或根据题目具体条件进行定量计算出实际示数，确定电表示数的变化范围。

 　　解题过程：当滑片P向左滑动时，滑动变阻器的阻值减小，根据欧姆定律可知，电路中的电流增大，即电流表的示数增大；而R1两端的电压增大，所以R2两端的电压减小，即电压表的示数减小。故本题选择A。 

注意：许多学生选择C答案的原因是误认为电压表测的是R1两端的电压，应予以纠正。

2．滑动变阻器的特殊连接方式：

例2如图2所示电路中，能用滑动变阻器使灯泡由亮变灭的电路是           （   ）

    题中D答案为正确答案。

分析：在这个电路中滑动变阻器被滑片分成PA和PB两部分，且都是有效部分，连接方式是PB段与灯泡L并联后再与PA串联，分析如下：

当滑动变阻器滑片向左移动时，因为PA段的电阻逐渐变小，并联部分电阻逐渐变大，所以并联部分电压逐渐升高，灯泡两端电压逐渐升高，灯泡逐渐变亮（根据串联分压），当滑到最左端时，PA为0，电路为灯泡和R并联，因为灯泡两端电压为电源电压值所以灯泡最亮；当滑片向右移动时，因为PA段电阻逐渐变大，并联部分电阻逐渐变小，所以并联部分电压逐渐降低，灯泡两端电压逐渐降低，灯泡逐渐变暗，当滑片移到最右端时，PB段电阻为0，灯泡被短路，灯泡熄灭。

二、由开关的通、断造成电路的变化

当开关处在不同状态时，由于断路和短路，接入电路中的用电器，及其用电器之间的连接方式一般要发生变化，因此首先要在原电路的基础上画出各种情况下的实际电路。改画时要根据电流的实际情况，运用“拆除法”。拆除法要求：⑴、去掉被断路的支路；⑵、去掉已被短路的元件；⑶、用“去表法”去表，其原则是“电压表处是断路，电流直过电流表”。在去掉电压表时，要分析电压表读出来的是哪部分电路两端的电压，可用等效电路法进行分析

例3如图3所示电路中，电源电压保持4伏，L1的电阻为4欧，L2、L3的电阻均为16欧求：⑴、S1、S2都断开时，电流表和电压表的示数。⑵、S1、S2都接通时，整个电路消耗的电功率。

                                            图3 

分析：在题中的当开关处于闭合或断开的两种情况下电路结构发生了变化，可进行电路的改画，如图4所示

当分析得出S1、S2都断开时电路为L1、L3串联，S1、S2都接通时的电路为L2、L3并联后，应用欧姆定律的知识就好解了。