資源簡介 “串反并同”——動態直流電路的分析方法在電路分析問題中,有這樣一類題,通過改變電路中某個滑動變阻器的阻值、電路的通斷等,讓我們判斷電路中小燈泡的亮或暗,或是通過電阻的電流及其兩端電壓的大小,或是電容器的電壓變化等等,究其本質都是判斷干路和支路的電壓、電流的相互關系。常規解法其實再復雜的電路都可以這樣簡化:電源電動勢被分為了兩個部分,一部分為內電路分壓,另一部分為外電路分壓。即:在解決這類問題時,按照一般解法,通常是先判斷整個電路的總電阻變化,進而判斷干路的總電流之后判斷路端電壓(外電壓,電源電動勢減去電源內阻分壓)的升降最后判斷目標用電器的電流變化。判斷過程總結如下:外電路的總電阻最關鍵的一環是如何判斷電路的總電阻變化,下面就來具體說一下。(1)當外電路的任何一個電阻增大或減小時,外電路的總電阻一定增大或減小。如圖,將滑片由a向b滑動時,滑動變阻器的阻值增大,則外電路的總電阻增大;反之減小。(2)若開關的通斷使得串聯的用電器增多時,總電阻增大;若開關的通斷使得并聯的用電器增多時,總電阻減小。其實就是電阻越串,總電阻越大;電阻越并,總電阻越小,總小于并聯的最小電阻(你不會不知道吧?)如圖,閉合S2時,在干路中增加小燈泡L2,串聯電路的用電器增多,則總電阻增大;當閉合S3、S4時,并聯電路的用電器增加了小燈泡S3和S4,則總電阻減小。(3)一個特殊的電路在如圖所示的分壓電路中,滑動變阻器可以視為由兩段電阻構成,其中pb段與小燈泡L并聯,pa段與之串聯。當劃片由a向b滑動時,pa段阻值增大,而pb段阻值減小,一增一減,那么此時該怎么判斷呢?這時我們把滑動變阻器和燈泡當作一個整體,計算這個整體的總電阻。設滑動變阻器阻值為,pa段阻值為,pb段阻值為,燈泡阻值為。首先pa段阻值和pb段阻值之和為定值,也就是滑動變阻器的總阻值;其次在計算總電阻時,分為兩部分,一部分為串聯pa段,另一部分為pb段與燈泡并聯的阻值,用并聯電路阻值計算方法。最后二者相加即可得到總電阻。此時,有些同學看到這兩個公式是不是有些不知所措?沒關系,我們變化一下:看懂了吧,我們簡化變量的表達,轉化為我們熟知的函數問題,其中都是常量,此時我們自然會想到利用①式令將消掉,將變量進行歸一,得到,將替換為,替換為,進而判斷的單調性。觀察這個函數,是關于的單調遞減函數,也就是說與pb段的電阻呈相反的變化趨勢,進而與pa段的電阻呈相同的變化趨勢,在記憶時,我們就記住與串聯部分的電阻變化一致就可以了。干路電流變化判斷清楚之后,我們就要判斷干路電流的大小。所謂的干路電流是指電源電流出發的最原始的線路,如下圖所示。通過電源電動勢與干路電流的關系式得到由于為定值,那么干路電流與變化相反,進一步就判斷出干路電流的變化,與此同時在干路的用電器的電流變化也就能判斷出來了。路端電壓所謂的路端電壓,是指電源電動勢減去內阻的分壓。由得到在這個式中,我們發現電源電動勢分為了兩個部分,一部分為內阻分壓,另一部分就是外阻分壓,也就是路端電壓,我們發現并不能直接判斷路端電壓的變化,因為一增一減,但是可以間接判斷,即:那么由于我們已經判斷出來的變化情況,所以通過剛才的式子我們發現與變化相反,進而路端電壓的變化也就能判斷出來了。支路電壓和電流那么判斷路端電壓之后,而各個并聯支路的電壓就是路端電壓減去干路用電器的分壓,進而根據歐姆定律判斷支路電壓和電流變化情況串反并同由常規解法我們總結出:當↑,↓,↑,↑,觀察變化規律,我們發現支路與干路的電壓和電流變化規律相反,而各個并聯支路之間的電壓和電流變化規律相同,由此總結出動態直流電流的分析口訣——“串反并同”,也就是說當某一用電器的電阻變化時,與之串聯的用電器的電流和電壓變化和其電阻變化相反,與之并聯的用電器的電流和電壓變化和其電阻變化一致。但是,很多同學經常分不清是串聯還是并聯,小王老師告訴大家一個關鍵點:用電器和變化電阻最終回到干路,即串聯中有電源;若二者分流后再并流,則并聯中無電源。例題講解(單選)如圖所示,電源電動勢大小為E,內阻大小為r,閉合開關S,當滑動變阻器的滑片P向左滑動的過程中( )。A. 燈泡L變亮B. 電流表讀數變大,電壓表讀數變小C. 電源的總功率先變大后變小D. 處于電容器C兩板間某固定的正點電荷的電勢能變大講解:常規解法P向左滑動→滑動變阻器阻值↑,所以↑(電源總功率,所以電源總功率一直減小)由:,進而↓(電流表和小燈泡在干路,所以電流表讀數變小,燈泡L變暗;通過也可以判斷電源總功率一直減小)由:,進而↑(電壓表測路端電壓,所以讀數增大;電容器兩端電壓是路端電壓減去燈泡L分壓,,因為,↓↑,所以↑,由,由于兩電極板間距不變,所以電容器單位長度的電壓降增大,因此電器C兩板間某點的電勢增大,則正點電荷的電勢能增大)。串反并同解法P向左滑動,則滑動變阻器阻值↑與滑動變阻器串聯的用電器(電路元件)為電源、電流表和燈泡L(粉紅色回路),串反,則三者變化與滑動變阻器阻值相反,則電源總功率減小,電流表讀數減小,燈泡變暗;與滑動變阻器串聯的用電器(電路元件)為電壓表和電容器(青色和黃色),并同,則二者變化與滑動變阻器阻值相同,則電壓表讀數增大,電容器兩端電壓增大,進而判斷其電器C兩板間某點的電勢增大。將兩種方法比較后我們發現使用串反并同解題,只要能正確判斷電路元件與變化元件或是電路的串并關系,就能使解題快速而高效;而常規解法較為繁瑣,對電路基本功要求較高。即便如此,但在日常學習過程中,小王老師還是希望同學們首先掌握好常規解法,夯實電路分析基礎,以便于在復雜多變的考試中更好地使用串反并同規律進行解題。 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫