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。