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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 =+

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。

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