陳若東
[摘要] 在初中物理電學(xué)部分，電流表和電壓指示的變化是重要的考點(diǎn)。 對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，這類(lèi)題也有很大的難度。 本文主要討論滑動(dòng)變阻器的動(dòng)作引起的電流表和電壓指示的變化，以及電器的變化。 對(duì)故障引起的電流表和電壓指示變化、開(kāi)關(guān)合斷引起的電流表和電壓指示變化三類(lèi)問(wèn)題進(jìn)行分析，探討解題思路。
【關(guān)鍵詞】初中物理； 電路; 問(wèn)題解決方法
初中物理考試中，電流表和電壓的示值變化是考試的重點(diǎn)，也是學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。 學(xué)生需要了解電流表和電壓表的工作方法，并利用電路圖綜合分析問(wèn)題。 為了對(duì)適應(yīng)癥的變化做出正確的判斷，需要學(xué)生具有較高的思維能力和扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)水平，并需要使用正確的解決問(wèn)題的方法來(lái)獲得準(zhǔn)確的答案。
1 滑動(dòng)變阻器的移動(dòng)引起電流表和電壓指示的變化
例1 如圖1電路所示，嘗試分析當(dāng)滑動(dòng)變阻器向左移動(dòng)時(shí)，電壓表V、V2和電流表A的讀數(shù)變化。
分析 根據(jù)電路圖，該電路包括定值電阻R1和滑動(dòng)變阻器R2。 兩個(gè)電阻串聯(lián)。 進(jìn)一步分析可知，電壓表V1測(cè)量的是定值電阻R1兩端的電壓U1，電壓表V2測(cè)量的是滑動(dòng)變阻器的電壓。 U2、電壓表V測(cè)量電源電壓U，電流表A測(cè)量電路的電流。 隨著滑動(dòng)壓敏電阻滑塊向左移動(dòng)，滑動(dòng)壓敏電阻的阻值逐漸減小，電路的總阻值R=R1+R2也開(kāi)始減小； 電源總電壓保持不變。 由于I=UR，電流隨著電路電阻的減小而增大，因此電流表A的指示變大。 對(duì)于U1來(lái)說(shuō)，由于電路中的電流變大而R1保持不變，根據(jù)U1=若I則指示變小。 因此，隨著滑動(dòng)變阻器向左移動(dòng)，電壓表V的指示保持不變，電壓表V1的指示變大，電壓表V2的指示減小，電流表A的指示變大。
例2 在圖2所示的電路中，電源電壓保持不變。 開(kāi)關(guān)S閉合后，滑塊P向左移動(dòng)，分析電壓表V和電流表A1、A2指示的變化。
分析圖2電路，首先需要明確定值電阻R1與滑動(dòng)變阻器的串并聯(lián)關(guān)系[1]。 電壓表V可視為開(kāi)路，因此可用圖3電路進(jìn)行分析。
可以確定R1和R2并聯(lián)，電流表A2測(cè)量主電路電流，電流表A1測(cè)量定值電阻R1所在支路電流。 因此物理資源網(wǎng)，可以進(jìn)一步確定電壓表V測(cè)量的是并聯(lián)電路的電壓，即電源電壓。 電源電壓不變時(shí)，電壓表V的指示不變； 定值電阻R1兩側(cè)的電壓不變，因此電流表A1的指示不變。 由于滑塊P向左移動(dòng)，R2的阻值增大，導(dǎo)致R2和R1所在支路的電流減小。 當(dāng)R1所在支路電流不變時(shí)，主電路電流減小，電流表A2的指示變小。 因此，電壓表V指示數(shù)字（不變），電流表A1指示數(shù)字。 （不變），電流表A2指示（減少）。
本題主要考察學(xué)生分析電路圖的能力。 在求解問(wèn)題的過(guò)程中，首先需要確定R1和R2之間的關(guān)系。 為了簡(jiǎn)化電路圖，分析時(shí)可以將電壓表所在電路刪除，使電路圖之間的關(guān)系更加清晰。 思路清晰，做出正確判斷[2]。
2 電器故障引起的變化
例3 在圖4所示電路中，L1、L2為能正常發(fā)光的燈管。 S閉合后，如果其中一盞燈的燈絲燒壞，儀表讀數(shù)將如何變化？
由分析可以清楚地發(fā)現(xiàn)，L1和L2并聯(lián)，兩支路電流分別為I1和I2，電流表A測(cè)得主電路電流I，I=I1+I2； 電壓表測(cè)量電路的總電壓初中物理解題，即電源電壓。 S閉合后，L1、L2的狀態(tài)不會(huì)改變電源電壓，電壓表V的指示保持不變； 如果其中一根燈絲燒壞，分支電路就會(huì)開(kāi)路。 由于各支路電流均小于主路電流I，故電流表A上的讀數(shù)變小。
例4 對(duì)于圖5所示的電路，電路閉合后，L1和L2都能正常發(fā)光。 分析電路故障時(shí)電流表和電壓指示的變化：L1燈絲斷線、L1燈絲短路、L2燈絲斷線。 。
分析 首先分析L1和L2之間的關(guān)系。 可以確定L1和L2串聯(lián)。 因此，電流表測(cè)量電路電流，電壓表測(cè)量L2兩端的電壓。 對(duì)于L1燈絲斷開(kāi)的情況，可以判斷電路處于開(kāi)路狀態(tài)。 沒(méi)有電流了，電源無(wú)法給L2供電，電流表A的指示下降到0，電壓表的指示下降到0； 當(dāng)L1燈絲出現(xiàn)短路問(wèn)題時(shí)，可以忽略電路中的L1，將L1視為導(dǎo)線，此時(shí)電源電壓保持不變，電路總電阻減小，因此電流指示增大。 由于L2的阻值保持不變，電流增大時(shí)兩端電壓增大，因此電壓表V的指示增大； 當(dāng)L2燈絲斷開(kāi)時(shí)，L2所在電路開(kāi)路。 由于電壓表V的阻值較大，電路電流減小，因此L1的分壓減小。 線路中只有很小的電流流過(guò)，電流表A減小。 當(dāng)電壓表測(cè)量電源電壓時(shí)，指示的電壓增加。
3 開(kāi)關(guān)機(jī)引起的電流表和電壓指示的變化
實(shí)施例5 如圖6所示，電源電壓保持不變。 當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，儀表將如何變化？
分析R1和R2串聯(lián)。 在開(kāi)關(guān)S閉合之前，電壓表測(cè)量R2的電壓，電流表測(cè)量電路的總電流。 開(kāi)關(guān)S閉合后，R1短路初中物理解題，電壓表繼續(xù)測(cè)量R2兩端的電壓，電流表測(cè)量流過(guò)電壓表的電流。 電源僅向R2供電。 因此，R2兩端的電壓增加，電壓指示數(shù)字增加。 但由于電壓表的電阻較大，電流指示數(shù)減小。 即，電流指示數(shù)減少，電壓指示數(shù)變大。 。
實(shí)施例6 圖7所示電路假設(shè)電源電壓不變，燈L正常發(fā)光。 分析開(kāi)關(guān)S閉合后L的發(fā)光情況，以及電壓表和電流指示的變化（增加、減少、恒定）
分析：開(kāi)關(guān)S閉合后，燈與電阻并聯(lián)。 由于R的存在，L并沒(méi)有短路，所以L仍然可以正常發(fā)光。 電流表測(cè)量電路電流。 開(kāi)關(guān)S閉合后，繼續(xù)測(cè)量主電路電流。 由于并聯(lián)電路的電阻減小。 當(dāng)電壓不變時(shí)，電路的電流會(huì)明顯增大，因此電流指示也會(huì)增大； 電壓表測(cè)量電源電壓。 由于電源電壓保持不變，電壓表的指示不會(huì)改變。 因此，本題的結(jié)果是：L會(huì)繼續(xù)正常發(fā)光，電流值變大，電壓值不變。
4。結(jié)論
在分析電路表變化類(lèi)題時(shí)，學(xué)生需要分析電路中用電元件之間的串并聯(lián)關(guān)系，進(jìn)而確定各個(gè)電表的功能。 根據(jù)問(wèn)題和電路中各元件的特點(diǎn)，可以對(duì)電路圖進(jìn)行分析簡(jiǎn)化，得到更清晰的電路圖，討論電路各元件之間的關(guān)系，并根據(jù)歐姆定律確定結(jié)果等。
參考：
[1] 鄭婷. 初中物理電路故障教學(xué)技巧及解題思路[J]. 中學(xué)物理, 2022, 40(04): 61-65.
[2] 黃少峰. 動(dòng)態(tài)電路中電表數(shù)值變化的測(cè)定[J]． 湖南中學(xué)物理，2009（05）：56-57。