高考物理 月刊专版 专题8 电场和恒定电流动态电路巧分析与探讨

电场和恒定电流动态电路巧分析与探讨
一般的动态电路分析，多指闭合电路中某一电阻发生变化时，对总电路及各部分电路的电压、电流及电功率等的影响的分析。

本文通过一例总结出分析动态电路的一般程序，下文中：“↑”表示增加，“↓”表示减小，“→”表示引起的结果，可读作“导致”，“⇒”表示推论，可读作“因此”或“所以”。

例1. 如下图所示，电路中电源的电动势为E 、内电阻为r ，开关S 闭合后，当滑动变阻器的滑片P 从滑动变阻器R 的中点位置向右滑动时，小灯泡L 1、L 2、L 3的亮度变化情况是：
A. L 1灯变亮，L 2灯变暗，L 3灯变亮；
B. L 1灯变暗，L 2灯变亮，L 3灯变暗；
C. L 1、L 2两灯都变亮，L 3灯变暗；
D. L 1、L 2两灯都变暗，L 3灯变亮。

分析：先将电路简化成如下图所示，再判断由于滑动变阻器电阻的变化所引起的总电阻
变化。

我们暂来作个推理：若电路中某一电阻R ↑，⇒⎪⎭
⎪⎬⎫↑→↑→并串若是并联若是串联R R R R 混联电路某电阻↑⇒↑→总R R 任何电阻网络↑↑→总R R ，反之则减小。

因此，当图中滑片P 向右滑→电阻↓R →闭合电路的总电阻↑→↓→总总总电流I R 内电压↑→内U 路端电压
3L U ↓→外灯变暗电流223L I I I ↑→−−→−↓↑总灯变亮112L U U U ↓→−−→−↑↓
外灯变暗，所以B 选项正确。

仔细体会上面的推理分析，还可以得出一个更实用快捷的结论：若某电阻减小（或增大），与该电阻相当于“并列”关系的各支路（如上图中的L 1和L 3）中的电流就会减小（或变大），功率也减小（或增大）；与该电阻处于“串接”关系的各部分电路（如上图中的L 2和电源内阻）上的电流就增大（或减小），各部分电路的电功率及总功率也会增大（或减小）。

因此，无论多复杂的电路，简化弄清“串”、“并”关系后，便很容易判断各部分电路的电流、电压、电功率等的变化。

比如，若下图中变阻器R 电阻增大时，变阻器上的电流会减小，与R 是“串联”关系的L 2、L 4、L 6及电源上电流都会减小，电功率也因此减小，灯变暗；而与R 成“并列”关系的L 1、L 3、L 5、L 7和L 8上的电流都会增大，它们的电功率也会增大，灯变亮。

值得注意的是，若电路中的滑动变阻器是如下图接法，在滑片P 从a 端滑到b 端过程中，由对称性很容易看出来A 、B 间的总电阻是先增大后减小，在两端时，R AB 阻值最小为零，在中间时最大为R 4
1。

试分析，如下图所示的电路中，Ω=Ω=3,221R R 。

滑动变阻器总阻值R=5Ω，电源内
阻r=2 。

在滑动触头P从a滑到b过程中，电路的总功率P总、电源的输出功率P出及R1、R2所在的两个支路的总功率P1和P2各是如何变化的。