電路動(dòng)態(tài)分析題和電路故障分析題是初中學(xué)生物理學(xué)習(xí)過程中的一個(gè)難點(diǎn),其原因是這兩類題目對(duì)學(xué)生有較高的能力要求。進(jìn)行電路故障分析,要以電路動(dòng)態(tài)分析能力作為基礎(chǔ),而電路故障分析又是電路動(dòng)態(tài)分析的載體,因此我們將這兩類分析題整合在一起進(jìn)行分析研究。
動(dòng)態(tài)電路主要指滑動(dòng)變阻器滑片的移動(dòng)引起電路中其他物理量的變化和開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化。
一、解這類題之前首先明確四個(gè)問題
①電源電壓恒定,測(cè)其電壓的電壓表示數(shù)不變。②電流表內(nèi)阻很小可視為導(dǎo)線,電壓表內(nèi)阻很大(通過電流很?。┛梢暈閿嗦?,電壓表可連同它所在支路去掉以簡(jiǎn)化電路。③分析電路時(shí)電燈電阻一般情況下不變。④電阻變化規(guī)律:a.串聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多,總電阻越大。并聯(lián)電阻的個(gè)數(shù)越多,總電阻越小。b.不論串聯(lián)還是并聯(lián),其中有一個(gè)電阻的阻值增大,總電阻就增大,反之亦然。
二、分析方法
第一步:簡(jiǎn)化電路(把電流表看做導(dǎo)線,把電壓表所在的支路直接去掉)第二步:留值(明確電流表測(cè)的是通過哪個(gè)用電器的電流,電壓表測(cè)的是哪個(gè)用電器兩端的電壓)第三步:動(dòng)態(tài)分析(一般是電阻的變化引起電流和電壓的變化)。注意:抓住題中不變的量,如電源電壓不變,定值電阻阻值不變,一般情況下燈泡電阻不變等。
三、動(dòng)態(tài)電路(兩類題型)
第一類:滑動(dòng)變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學(xué)物理量的變化
①明確電路(電壓表直接去掉,電流表看成導(dǎo)線簡(jiǎn)化電路);②看準(zhǔn)每個(gè)電表分別測(cè)的是誰的電壓和電流;③先看電阻的變化,再根據(jù)歐姆定律判斷電流、電壓的變化。
第二類:開關(guān)的斷開或閉合引起電路中電學(xué)物理量的變化
①明確斷開和閉合是分別是什么電路;②畫出等效電路(電壓表直接去掉,簡(jiǎn)化電路);③根據(jù)歐姆定律進(jìn)行判斷(注意串、并聯(lián)電路電流、電壓關(guān)系的運(yùn)用)
電路中故障的判斷是物理知識(shí)和生活實(shí)踐聯(lián)系的一個(gè)重要方面,在中考中是一個(gè)考察的一個(gè)熱點(diǎn)內(nèi)容。電路故障一般分為短路和斷路兩大類。分析識(shí)別電器故障時(shí),一定要根據(jù)電路中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象,如燈泡不亮,電流表和電壓表示數(shù)反常等,分析其發(fā)生的各種可能原因,再根據(jù)題中給的其他條件和現(xiàn)象、測(cè)試結(jié)果等進(jìn)行綜合分析,確定故障。
斷路的判斷:
用電器所在的線路斷路時(shí),那條線路中沒有電流,用電器不能工作。
(1)如果電路中用電器不工作,且電路中無電流,則電路斷路。
(2)具體到那一部分?jǐn)嗦?,有兩種判斷方式:①把電壓表分別和各處并聯(lián),則有示數(shù)且比較大(常表述為等于電源電壓)處斷路(電源除外);②把電流表分別與各部分并聯(lián),如其他部分能正常工作,則當(dāng)時(shí)與電流表并聯(lián)的部分?jǐn)嚅_了。
四、短路的判斷
用電器所在的線路短路時(shí),線路中有電流,但該用電器不能工作。①串聯(lián)電路或者串聯(lián)部分中一部分用電器不能正常工作,其他部分用電器能正常工作,則不能正常工作的部分短路。②把電壓表分別和各部分并聯(lián),導(dǎo)線部分的電壓為零表示導(dǎo)線正常,如某一用電器兩端的電壓為零,則此用電器短路。
五、解決這類問題的常用的主要判斷方法
故障1:用電器不工作。判斷:①若題中電路是串聯(lián)電路,看其它用電器能否工作,如果所有用電器均不能工作,說明可能某處發(fā)生了斷路;如果其它用電器仍在工作,說明該用電器被短路了。②若題中電路是并聯(lián)電路,如果所有用電器均不工作,說明干路發(fā)生了斷路;如果其它用電器仍在工作,說明該用電器所在的支路斷路。
故障2:電壓表示數(shù)為零。判斷:①電壓表的兩接線柱到電源兩極之間的電路斷路;②電壓表的兩接線柱間被短路。
故障3:電流表示數(shù)為零。判斷:①電流表所在的電路與電源兩極構(gòu)成的回路上有斷路。②電流表所在電路電阻非常大,導(dǎo)致電流過小,電流表的指針幾乎不動(dòng)(如有電壓表串聯(lián)在電路中)。③電流表被短路。
故障4:電流表被燒壞。判斷:①電流表所在的電路與電源兩極間直接構(gòu)成了回路,即發(fā)生了短路。②電流表選用的量程不當(dāng)。
不管“短路、斷路”成因是多么復(fù)雜,其實(shí)質(zhì)卻很簡(jiǎn)單,我們可以認(rèn)為“短路”的用電器實(shí)質(zhì)就是電阻很小,相當(dāng)于一根導(dǎo)線,“斷路”的用電器實(shí)質(zhì)就是電流無法通過相當(dāng)于斷開的電鍵。在分析中用導(dǎo)線代替“短路”的用電器,用斷開的電鍵代替“斷路”的用電器,往往會(huì)收到意想不到的效果。
在解動(dòng)態(tài)電路和電路故障問題時(shí),最好能結(jié)合實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生直觀觀察、分析、歸納,并利用復(fù)習(xí)電路實(shí)驗(yàn)時(shí)在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)實(shí)際情景讓學(xué)生切身體驗(yàn)、嘗試自行解決,這樣更有利于學(xué)生的理解和掌握,并成為學(xué)生的一種經(jīng)驗(yàn),便于學(xué)生學(xué)以致用,以用促學(xué),學(xué)用相長
作者簡(jiǎn)介:
陶志遠(yuǎn)(1987.11~),男,籍貫:甘肅天祝,工作單位:甘肅省天??h第三中學(xué),大學(xué)本科,中學(xué)二級(jí)教師,研究方向:初中物理教學(xué)。endprint