直流电路动态分析

直流电路动态分析

教学目标：1识别电路结构

2会使用程序法和串反并同法处理电路动态分析问题

教学重点、难点：程序法的流程使用，串反并同法使用时的电路识别

根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如I、U、R总、P等）的变化情况，常见方法如下：

一．程序法。

基本思路是“局部→整体→局部”。即从阻值变化的的入手，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；

①

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）

②

若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。

③

如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相路障（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则会压器的总电阻为：

由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，R总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。

④在图2中所示并联电路中，滑动变阻器可以看作由两段电阻构成，其中一段与串联（简称），另一段与串联（简称），则并联总电阻

由上式可以看出，当并联的两支路电阻相等时，总电阻最大；当并联的两支路电阻相差越大时，总电阻越小。

（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=E－U内(或U外=E-Ir)确定电源的外电压如何（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的电压如何变化；

I分

U分

（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（可利用节点电流关系）。

动态分析问题的思路程序可表示为：

简单表示为：

局部

I分、U分的变化

局部

R的变化

全局

I总、U端的变化的变化

例1如图所示，电键闭合时，当滑动变阻器滑片P向右移动时，试分析L1、L2的亮度变化情况。

分析与解：当P向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，因此，整个电路的电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过L1的电流将减小，L1将变暗；同时L1分得的电压变小，L2两端电压增大，故L2变亮；我们注意到总电流减小，而L2变亮，即L2两端电流增大，可见L3上的电流比L1上的电流减小得还要多，因此L3也要变暗

灯L1变暗

UL2（↑）

IL2（↓）

IL3（↓）

灯L2变亮

P右移

R滑（↑）

R总（↑）

I总（↓）

灯L3变暗

点评：（1）讨论灯泡亮度的变化情况，只需判断其电流或电压如何变化就可以。

（2）象这样的电路，由于滑动变阻器电阻的变化而引起整个电路的变化，一般不应通过计算分析，否则会很繁杂。处理的一般原则是：①主干路上的用电器，看它的电流变化；②与变阻器并联的用电器看它的电压变化；③与变阻器串联的电器看它的电流变化。

（3）闭合电路动态分析的一般顺序是：先电阻后干路电流；先内电压，后外电压；先固定电阻的电压，后变化电阻的电压；先干电流后并联支路上的电流。

二．“并同串反”

①“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。

②“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。

例2、如图所示的电路中，R1、R2、R3、和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动角点向图中a端移动时（）

A．I变大，U变小

B、I变大，U变大

C、I变小，U变大

D、I变小，U变小

分析与解：本题中变量是R5，由题意知，R5的等效电阻变小。

简化电路结构可各知，电压表V，电流表A均与R5间接并联，根据“串反并同”的原则，电压表V，电流表A的读数均与R5的变化趋势相同，即两表示数均减小。答案：选

D。

点评：（1）近几年高考对电路的分析和计算，考查的重点一般不放在基本概念的理解和辨析方面，而是重在知识的应用方面。本题通过5个电阻与电表的串、并联构成较复杂的电路，关键考查考生简化电路结构、绘制等效电路图的能力。然后应用“串反并同”法则，可快捷得到结果。

（2）注意“串反并同”法则的应用条件：单变量电路。

对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量对同一对象分别引起的效果相反，则“串反并同”法则不适用。

例3、如图（1）所示电路中，闭合电键S，当滑片P向右移动时，灯泡L1、L2的亮度变化如何？

分析与解：本题中滑动变阻器左右两部分都接入电路，等效电路如图（2）所示，变阻器R分解得到两变量R1、R2，由图可知：滑片P向右移

→

R1（↑），R2（↓）

对灯泡L1：

R1（↑）

R2（↓）

L1变亮

R1与L1并联

R2与L1

间接串联

L1变亮

L1变亮

R1（↑）

R2（↓）

L2变暗

R1与L2

间接串联

R2与L2串联

L2变亮

L2

亮度变化

不能确定

对灯泡L2：

由上述分析可知：

对L1，变量R1、R2变化均引起L1变亮，故L1将变亮；

对L2，变量R1、R2变化引起L2的亮度变化不一致，故此法不宜判断L2的亮度变化。但若把变阻器R与L1的总电阻合成一个变量R合，则由上述结论可知，P右移时，R合减小，L2与R合串联，由“串反并同”法则可知，L2亮度变大。

流强度增大，根据部分电路欧姆定律可知电压表的示数增大，由于为定值电阻，且增大，根据部分电路欧姆定律可知电流表示数增大。

总结提升：

1、“围魏救赵法”：电路的各部分都是相互联系、相互制约的，因此当外电路不好研究时可研究内电路，通过研究内电路来研究外电路；当这一部分不好研究时，去研究另一部分，通过研究另一部分来研究这一部分；当这一支路不好研究时，去研究另一支路，通过研究另一支路来研究这一支路。这种策略在兵法上叫“围魏救赵法”。

2、一般的思路是按照的顺序进入。只要掌握其方法，这类问题的分析便应刃而解。

高二同课异构“动态电路变化“教学反思

电学部分的动态电路在近年的考试中出现较频繁，重要性不言而喻，而且也是作为选择题的最后一道出现，难度可想而知，所以在上课中通过引入环节引起学生的重视，通过分类的例题解析让学生归纳方法，再将方法应用在实际解题中。

电路动态问题包括滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化，还有开关的开与关的变化引起电路中电学物理量的变化以及电路故障。

本节复习课的目标是：会分析滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化。

本节课的主要内容是从串联电路、并联电路中展开研究，围绕滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化。

学生处于具体形象思维到抽象思维的过渡阶段，他们的思维在很大程度上还难于脱离具体事物。他们在考试过程中经常会碰到因变量随自变量变化的“动态分析”问题，若学生未掌握基本的分析方法，往往容易“凭空”推理，导致判断错误或无法判断。通过介绍“动态电路的分析法”让学生找准电路分析的误区，从而更好的分析动态电路。学生在静态情景中认识串、并联电路，会应用欧姆定律分析静态电路。动态变化对于学生来说是全新的，如何将这一全新的知识内化为学生自身的知识。在教学过程中，从学生熟悉的串联电路、并联电路的基本规律、欧姆定律入手，明确电阻的原因，再由欧姆定律求知，电流以及电压的变化情况。让学生明白了判断的应有依据及基本处理手法，他们就会对“动态分析问题”心中更有“底”了，判断的正确率也大大提高了。这也是“授人以‘鱼’，不如授人以‘渔’”道理之体现。

本节课在讲解例题时，分别讲到了串联电路的分析方法、并联电路的分析方法。在串联电路分析方法讲解中，判断电流表、电压表所测的对象，根据滑动变阻器的滑片移动情况及串联电路电阻特点R=R1+R2，判断总电阻变化情况，根据I

=U

/R，判断电流的变化情况，这些学生都掌握的不错，主要是先根据U1=I1R1判断定值电阻（小灯泡）两端电压的变化情况以及最后根据串联电路电压特点U=U1+U2，判断滑动变阻器两端的电压变化情况，掌握的不是很好。

在并联电路的分析方法中，并联电路中分析电表示数变化时，由于并联电路各支路两端的电压和电源电压相等，所以应先考虑电压表的示数不变，这一点掌握的不错，因为并联电路各支路相互独立，互不影响，可根据欧姆定律分别判断各支路中电流的变化，这一点中应用欧姆定律分析过程中会应用错误公式。最后根据I=I1+I2分析得出干路中电流的变化，关键之处要分清电表所测的对象，这点中对于复杂电路学生就很难分清电表所测对象了。

习题设计中体现出的教学效果较好，习题是针对例题来训练的，在例题讲解中得出分析动态电路的方法。同时，通过练习题来巩固学生的分析方法，让学生在做练习中掌握本节课的分析方法，并能做到举一反三。

本课的不足是：

（1）在研究过程中所选内容难度偏大，上课过程中真正能懂的学生甚少。

（2）教学容量欠少，学生的课堂训练量时间不足。

（3）动态分析过程中，有些物理量的判断途径有多种，这方面的指导由于时间缘故还欠缺。

（4）课堂教学中，学生归纳方法时放手度还是不够，引导过多，导致学生的实际解题训练环节时间不够