高中物理直流电路的动态分析
7页1、直流电路的动态分析在闭合电路中,只要外电路中的某一电阻发生变化,将会引起电路中各处的电流、电压和电功率发生变化,可谓“牵一发而动全身”。本文不涉及电路结构的改变,主要分析外电路中只有一个元件的阻值发生变化而引起的连锁变化,并给出这类问题的分析思路,得出这类问题方便、简捷的定性判断方法。一、程序法基本思路是“部分整体部分”。即从阻值变化的部分入手,由串并联规律判知 R总 的变化情况,再由欧姆定律判知 I 总 和 U 端 的变化情况,最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况,其一般思路为:(1)确定电路的外电阻 R 外总 如何变化;当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)若开关的通断使干路的用电器增多,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多,总电阻减小。如图所示为滑动变阻器分压式电路,滑动变阻器可以视为由两段电阻构成,其中一段与用电器(灯泡)并联(以下简称并联段),另一段与并联部分相串联(以下简称串联段);设灯泡的电阻为 R 灯 ,滑动变阻器的总电阻为 R,并联段电阻为 R 并 ,则总电阻为:、由上式可以看出,当 R 并 减小时,
2、R 总 增大;当 R 并 增大时,R 总 减小。由此可以得出结论:分压式总电阻的变化与并联段电阻的变化情况相反,与串联段电阻的变化相同。(2)根据闭合电路欧姆定律 确定电路的总电流如何变化;(3)由 U 内 =I 总 r 确定电源内电压如何变化;(4)由 U 外 =EU 内 确定电路的外电压(路端电压)如何变化;(5)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化;(6)确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。例 1(09 年广东物理 10)如图所示,电动势为 E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关 S1,三个灯泡都能正常工作。如果再合上 S2,则下列表述正确的是( )A电源输出功率减小 BL 1上消耗的功率增大 C通过 R1上的电流增大D通过 R3上的电流增大解析:在合上 S2之前,三灯泡都能正常工作,合上 S2之后,并联的支路增多,总电阻减小,那么 I 总 增大,即流过 R1的电流增大,C 正确;电源的输出功率为 P 出 =EI,可见电源的输出功率增大,A 错误;R 1两端的电压增大,内阻不计,则并联部分的电压减小,I L1减小,I R3减小
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