滑动变阻器动态分析

滑动变阻器动态分析 滑动变阻器的接法与闭合电路的动态分析 摘要:闭合电路的动态分析是高中物理《恒定电流》这一章的难点之一，本文就滑动变阻器的不同接法出发，对此类题目作了深入的讲解，尤其是结合数学函数来处理此类题目而显得更为简洁。 关键词:闭合电路 动态分析 回路总电阻 路端电压 闭合电路的动态变化是指当外电路上的某一局部电阻发生变化时，引起电路中干路和支路上的电流、电压等物理量的变化，可谓牵一发而动全身。 这类问题的分析思路往往是由局部(R的变化或者电路的通断) 全局( R，I，U的变化) 局部(U，I的变化)来分析推理。处理的时候要总总总分分 注意以下几点: 1、 局部电阻增大则总电阻增大，反之则总电阻减小; 2、 支路数量增多则总电阻减小，反之则总电阻增大; 3、 R增大时I减小，路端电压U增大; 总总总 4、 涉及到具体分析过程中，串联结构分析电压变化，并联结构分析电流变化。 可见处理这类问题的关键是判断回路中R怎么变，而R的变化往往和滑动总总 变阻器联系在一起，下面我们就从滑动变阻器的不同接法来分析这类问题: 第一类:简单的串、并联接法(限流式): 滑动变阻器阻值增大时回路总电阻R增大，支路数量增多时总电阻R减小。 总总 例1、如图所示，R为定值电阻，A、B是两2 个小灯泡，当滑动变阻器R触点向下滑动时,两灯1 的亮度变化情况是:( ) A(A灯变亮,B灯变亮; B(A灯变暗,B灯变亮; C(A灯变暗,B灯变暗; D(A灯变亮,B灯变暗。 分析:这类题目处理相对较简单，题中滑动变阻器触点向下滑动，滑动变阻器接入电路的有效阻值增大，所以R增大，使得总电流I减小，路端电压U增大，总总总即U增大，所以A灯变亮，I变大; AA 又因为A灯和左边电路的关系是并联关系，分析电流有:流过R的电流 2I=I-I，所以I减小，U减小; 总2A 22 又R和R、B灯串联，分析电压:U=U-U，U增大，U减小，所以U总总21B2 2B增大，即得B灯变亮。故正确是A。 这类分析相对比较清晰，只需要抓住一点:串联结构分析电压，并联结构分析电流，问题自然迎刃而解。 第二类:滑动变阻器一部分和其他电阻串联，再和另一部分并联的情况(分压式1): 具体结构看右图，滑动变阻器触点把滑动变阻器分成两部分，a断阻值为R，b端阻值为R(下同)，其中R与R串abb2联，再和R并联，当触点向右滑动时，R减小，R增大，有aba些同学就开始犯难了，对总电阻怎么变化没法作出正确的判断。同样触点向左移动时也一样有难度。对于这类题目应该怎么去分析呢,这里介绍一种方法:函数法。 R,(R，R)a2b 先写出总电阻的关系式R=; 总R，R，Rb2a 又因为R+R=R，为滑动变阻器的总阻值，是一个定值。所以上面达式有:ab1 R(RR)，，2a2b[]R(RR)RRRRR,，，，，a2b2b2a12R= ,,,总RRRRRR44，，，，b2ab2a R，R12可见总电阻R有最大值，且当R=R+R的时候取到最大值。所以总a2b4 这时又要展开讨论: 错误～未找到引用源。?、当R>R时，等式R=R+R可以满足，故触点从a12a2b向b移动过程中，总电阻R先增大后减小; 总 错误～未找到引用源。?、当RR,即滑动变阻器的总阻值较大，所以当滑片,从,向,移动过32 程中，回路中的总电阻R先变大后变小，干路电流I先减小后增大，即可得到总总V读数先变大后变小; 1 U1 当V读数U变大时，R+R在减小，所以流过R的电流I=增大，11b222R，Rb2 所以V读数U变大; 22 当V读数U变小时，干路电流I增大，电阻R增大，而流过R的电流 总11aa U1I=减小，故流过R的电流I=I-I增大，V读数U也增大。 总a22a22Ra 所以正确答案是D。 第三类:滑动变阻器一部分和其他电阻并联，再和另一部分串联的情况(分压式2): 如右图所示，其中R与R并联，再和R串联，b2a 当触点向右滑动时，R减小，R增大，对于总电阻的ba 变化学生又有难度了。 我们还是采用函数法来处理这类问题: 2RRRRR2b2bbR=R，,R,R，,R, 总a1b1R，RR，RR，R2b2b2b 可见R随R的增大而减小，即触点自b向a滑动时R始终减小。 总总b 例3、如图所示,当滑动变阻器的触点P向a 端滑动时:( ) A(电流表的示数减小,电压表的示数增大; B(电流表的示数增大, 电压表的示数减小; C(电流表和电压表示数都减小; D(电流表和电压表示数都增大。 分析:当触点P向a端移动时，R增大，故R、R的总电阻减小，R也减小。 总b12 I增大， U减小，而电压表测量的就是路端电压U，所以电压表的示数减小; 总总总 又P向a 端滑动时R、R的并联阻值增大，流过并联电阻的电流I也增大，总b2 故R两端的电压U增大，流过R的电流增大，即得电流表的读数变大，故正确111 答案是B。 由上面可知，我们在处理闭合电路动态分析的问题时，关键是先确定回路中的总电阻R怎么变化，而R的变化分析，我们可以结合数学函数的问题来处理，总总 求其变化关系，再结合串并联电路中电压，电流的关系来分析各物理量(电压、电流等)的变化。