动态电路的类型及分析

动态电路的类型及分析
电学的计算是初中物理的一大特点。

电学计算要特别注意电路的变化，因为电路中的任何电阻的变化，都会引起电路中的总电阻的变化及部分电路两端的电压、通过的电流等物理量的变化，这就是动态电路。

动态电路可分为以下几种类型：
一、开关的开、闭型
例1. 如图1所示，电源电压为6V ，且保持不变，灯L 1的电阻是18Ω，L 3的电阻是12Ω，问：当S 1、S 2都打开时，电流表、电压表的示数分别是多少？当S 1、S 2都闭合时，电流表的示数是1.25A ，则灯L 2的阻值是多少？
图1
解析：当S 1、S 2都打开时，图1的等效电路为图2（a ），灯L 1和L 3串联，电压表测L 3的电压U 3，电流表测电流中的电流，根据欧姆定律及串联电路中电阻的关系，得
I U R U R R V A U I R A V
=
=+=+===⨯=133336181202021224ΩΩ
Ω...
图2（a ）
当S 1、S 2都闭合时，图1的等效电路为图2（b ），灯L 2和L 3并联，电压表测L 3的电压U 3，即是电源电压U 。

电流表测干路中的电流，根据欧姆定律及并联电路中电阻的关系，得： R U I V A
===612548..Ω 又因为11123
R R R =+
故
1
48
11
12
2
.ΩΩ
=+
R
所以R28
=Ω。

图2（b）
二、单刀双掷型
例2. 如图3所示电路，S S
12
、为单刀双掷开关，当S1和S2都拨到a位置时，电流表的示
数是拨到b位置时的3
5
，求两盏灯的电阻之比。

图3
解析：当S1和S2都拨到a位置时，图3的等效电路为图4（a），灯L1和L2串联，电流表测电路中的电流，根据欧姆定律及串联电路中的关系，得：
I
U
R
U
R R
==
+
12
图4（a）
当S1和S2都拨到b位置时，图3的等效电路为图4（b），灯L1和L2并联，电流表测的是
灯L 2的电流，根据欧姆定律，得I U R '=
2。

由已知条件可得： I I U
R R R '=+=122
35
所以R R 1223
=。

图4（b ）
三、滑片移动型
例3. 如图5所示，电源电压8V 且保持不变，R 110=Ω，滑动变阻器R 2的变化范围为020~Ω，如果电流表的量程为0.6A ，电压表的量程为3V ，为了不使两表损坏，滑动变阻器R 2只能在多大的范围内滑动？
图5
解析：此题是一个滑动变阻器滑片移动而引起电流变化的动态电路，利用两只表的量程列不等式求解：
由电流表的量程列不等式：
I V R A =+≤810062
Ω. 由电压表的量程可得：
U IR V R R V ==⨯+≤222
8103Ω 由滑动变阻器的变阻范围得：
0202≤≤R Ω
联立不等式解之得：333
62.ΩΩ≤≤R 。

四、短路型
例4. 如图6所示电路中，电源电压不变，R R 121020==ΩΩ，，开关S 打开，电流表示数为1A 。

求：
（1）开关闭合时电流表和电压表的示数。

（2）电源电压。

图6
解析：当开关S 打开时，图6的等效电路为图7（a ），得电源电压：
U I R R A V =(+)=⨯+=121102030()ΩΩ
图7（a ）
当开关S 闭合时，图6的等效电路为图7（b ），因R 1被短路，电压表读数U V =3。

电流表读数为I U R V A ===2302015Ω
.
图7（b）
综上所述，解有关动态电路的计算题时，一般应按下列步骤进行：
1. 据题意画出电路图或等效电路图，并根据电路图确定元件的连接方式。

2. 将题目中的已知条件标在电路图中相应的位置上。

3. 分析电路变化引起的总电阻变化情况及各导体两端的电压，通过的电流的变化情况。

4. 根据欧姆定律及串、并联电路的特点求解。