借助虚拟仿真技术解析动态电路

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简介

动态电路分析一直是电学主流题型之一，在中考出现的频率很高。主要考查学生对串并联规律、欧姆定律等电学知识的掌握以及运用电学知识解决实际电路问题的能力。今天我们借助矩道物理虚拟实验室平台进行动态电路的分析。

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题型分析

动态电路分析主要涉及三种类型：

类型一：开关的断开或闭合引起的电路中电学物理量的变化。

类型二：滑动变阻器滑片的位置变化引起的电路中电学物理量的变化。

类型三：敏感电阻的阻值变化引起的电路中电学物理量的变化。

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解题思路

解决动态电路，无论哪一类型，首先要正确判断电路类型，其次要分清电表所测对象，如果电路复杂，画出简化的等效电路图，在此基础上，要正确判断出由开关闭断或滑片移动等引起的的电路电阻的变化，再根据欧姆定律等判定各部分电流的变化和电压的变化。

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案例解析

#  例1

如图所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S1、S2，两灯都发光，当把开关S2断开时，灯泡L1的亮度及电流表示数的变化情况是（    ）

将开关S2断开时，灯泡L1的亮度不变，电流表的示数变小，因此答案选A。

本题考察并联电路的电流电压关系。S1、S2闭合时，L1、L2并联，电流测量干路总电流，为通过L1和L2的电流之和。S2断开，L1两端电压不变，电流不变，因此亮度不变。而电流表测量L1通过的电流，示数变小。

#  例2

如图所示电路中，电源电压恒定．断开S1、S3，闭合S2，两电表均有示数；再断开S2，闭合S1、S3，此时两电表的示数与前者相比（     ）

A．两表示数均变大                 

B．两表示数均变小

C．电流表示数变大，电压表示数变小 

D．电流表示数变小，电压表示数变大

S1、S3断、S2闭时的等效电路如图所示，R1、R2串联，电压表测量L1两端电压，电流表测量串联电路电流，I=U/（R1+R2）。

S1、S3闭、S2断时的等效电路如图所示，R1、R2并联，电压表测量L1、L2及电源两端电压，电压表示数变大；电流表测量通过R1的电流I=U/R1，电流增大。

#  例3

如图所示电路中，灯泡L1、L2是      联；开关S断开时，电压表的示数将       ；电流表A1的示数  将       ；电流表A的示数将       。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

灯泡L1、L2是 并 联；开关S断开时，电压表的示数将 变小  ；电流表A1的示数将 不变 ；电流表A的示数将 变小 。

本题是例1的变形。S闭合时的等效电路如图所示，L1、L2并联，电压表测量L1、L2及电源电压，电流表A测量并联电路总电流，电流表A1测量L1电流。

S断开时的等效电路如图所示，电路中只有L1，L2熄灭，电压表示数变为零；两只电流表示数相同，都是测量通过R1的电流，因此A1表示数不变，A表示数减小。 

#  例4

如图所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，滑动变阻器的滑片P向左移动时（       ）

A． 电流表示数变大，电压表示数变大

B． 电流表示数变小，电压表示数变小

C． 电流表示数变大，电压表示数变小

D． 电流表示数变小，电压表示数变大

滑动变阻器滑片P向左滑动时，电压表V的示数变大，电流表A的示数变大。因此答案选A。

此电路R1、R串联；电流表A测量串联电路电流；电压表V测量R1两端电压。等效电路图如下。

滑动变阻器左端接入电路，滑片P向左移动过程中 R的阻值变小了，造成串联电路中总电阻变小，因此电流变大，电流表示数变大。电流增大，则R1两端电压增大，测量R1两端电压的电压表示数增大。

#  例5

如图所示电路，电源电压保持不变。闭合开关S，缓慢移动滑动变阻器的滑片P，电流表A1的示数逐渐减小，这一过程中（       ）

A． 滑片P是向左滑动的

B． 电压表V的示数逐渐变小

C． 电流表A的示数逐渐变小

D． 电流表A与A1的示数差逐渐变小

在电流表A1示数减小的过程中，滑动变阻器滑片P向右滑动，电压表V的示数保持不变，电流表A的示数逐渐变小，电流表A与A1的示数差保持不变。因此答案选C。

此电路R1、R2并联。

电压表V测量R1、R2及电源两端电压。电源电压不变，因此无论滑片P怎样移动，电压表V示数保持不变，B选项错误。

电流表A测量干路总电流，电流表A1测量R1的电流。

滑片P移动过程中A1示数减小，而R1两端电压不变，因此说明此过程中R1的阻值变大了，因此滑片P是向右移动的，A选项错误。

此过程中R1阻值变大，造成电路总电阻变大，因此总电流减小，所以A的示数减小，C选项正确。

根据并联电路的电流规律。电流表A与A1的差值为通过R2的电流，保持不变，D选项错误。

#  例6

在如图所示电路，闭合开关S后，在滑片P向右滑动过程中，各电表示数变化正确的是（       ）

A． A1、A3示数不变，A2、V示数变小

B． A1、V示数不变，A2、A3示数变大

C． A1、A2、V示数不变，A3示数变小

D． A2、V示数不变，A1示数变小，A3示数变大

在滑片P向右滑动过程中，电压表V、电流表A1、A2的示数保持不变，电流表A3的示数变小。因此答案选C。

此电路较为复杂，画出正确的等效电路图是本题的关键。将电流表看作导线，电压表看作断路，利用节点法等方法，绘制等效电路如下：

可得到R1、R2是并联关系，R1的左端接入电路，右端被短路。

再看电表的连接。电压表两端节点分别与电源正负极相连，因此电压表测的是R1、R2及电源两端电压；A1与R2串连，并无其他节点，因此A1测量的是通过R2的电流；A2与R1右端串联，属于被短路的部分，因此A2示数为0；A3一端与电源正极相连，另一端与滑片和R2相连，因此A3位于干路，测量的是电路中的总电流；电路图如下：

如此，再进行判断就容易了很多。在滑片P向右滑动过程中，电源电压不变，R2阻值不变，因此电压表V以及电流表A1的示数不变；R1增大，导致电路总电阻增大，因此总电流减小，A3示数变小；而A2处于短路状态，始终是0，示数也保持不变。

#  例7

将光敏电阻R、定值电阻R0、电流表、电压表、开关和电源连接成如图所示电路。光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。闭合开关，逐渐增大光敏电阻的光照强度，观察电表示数的变化情况应该是（）   

A． A表和V表示数均变小

B． A示数变大，V表示数变小

C． A示数变小，V表示数变大

D． A表和V表示数均变大

逐渐增大光照强度，电流表和电压表示数均变大。因此答案选D。

此电路是串联电路，电压表测量定值电阻两端的电压。增大光照强度，光敏电阻的阻值减小，电路总电阻变小，则串联电路中电流变大；电流变大，则R0两端的电压增大，因此两表示数均变大。

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考点归纳

①　串联电路中的电流、电压关系：I=I1=I2=...=In；U=U1+U2+...+Un。

②　并联电路中的电流、电压关系：I=I1+I2+...+In；U=U1=U2=...=Un。

③　电流与电压、电阻的关系（欧姆定律）：I=U/R。

④　串联电路中电阻的特点：R=R1+R2+…+Rn；R总=nR（n个相同电阻串联）。

⑤　并联电路中电阻的特点：1/R=1/R1+1/R2+…1/Rn；R总=R/n（n个相同电阻并联）。

⑥　串联电路中各用电器两端电压与电阻的关系：U1：U2=R1：R2。

⑦　并联电路中各支路电流与电阻的关系：I1：I2=R2：R1。