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浅谈解答电学中电表示数变化的技巧

  • 投稿Jeff
  • 更新时间2015-09-06
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文 邵萍

电流表和电压表是电学中不可缺少的仪器。而判断电表示数变化的题目我们在教学中经常遇到,这类题目要求学生运用所学的电学知识进行定性讨论,从而考察学生的识图能力和综合运用电学规律的能力。解答这类题目,若掌握了一定的技巧,将会收到事半功倍的效果。

1.判定的方法

(1)首先,识别电路的连接方式。我们对原来的电路通常采用“去表法”进行处理,即把电流表看成一根导线,把电压表看成断路(即把电压表从电路中去掉),这样就可以使电路大大简化,然后再运用“电流法”来判断电路的连接方式。

(2)搞清楚电路中各电学仪表的测量对象。在明确电路连接方式的基础上,再通过观察,弄清各电表的测量对象;即各电流表测的是哪部分电路中的电流,各电压表测的是哪部分电路两端的电压,只有弄清了这些,在分析各电表的示数变化时,才不会出现“张冠李戴”的情况。

(3)认清滑动变阻器的有效长度(即哪一部分阻值是接入电路中的)。用电流法,来分析电路的电流是怎样通过滑动变阻器的,找到滑动变阻器的有效长度。这是解决这类问题的关键所在。

(4)分析当滑片移动时,滑动变阻器的阻值及电路中的总电阻的变化情况,从而判断电路中总电流的变化情况。

(5)最后,综合运用电学知识,判断出各电流表、电压表的示数变化情况。

2.典型例题分析

例1如图所示的电路,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片P向B端移动,电流表的示数将_______,电压表的示数将_______。

分析与解答:

1.解决此类问题,首先是判断电路的连接方式。用“去表法”来分析,此电路的连接方式一目了然。电阻与滑动变阻器串联。

2.再来观察各电表的测量对象:电流表A测串联电路中的电流,电压表V测滑动变阻器两端的电压。

3.判断出滑动变阻器的有效长度为左半部(用阴影部分把它表示出来)。

4.分析推断:当滑动变阻器的滑片P向B端移动时,滑动变阻器的阻值增大,电路的总电阻R总也随之增大。根据I=U源 R总可知:I变小,即电流表的示数减小。由串联电路电流特点可知:通过定值电阻的电流减小,所以定值电阻两端的电压U1(=I1R1)减小;再由串联电路电压特点知:滑动变阻器两端的电压U’=U-U1增大,即电压表的示数变小。(或根据串联分压原理(串联分压,按阻值分配)可知,在另一电阻不变的情况下,滑动变阻器RP阻值变大,会使滑动变阻器分到的电压增加,故电压表示数变大。)

例2如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S后,将滑动变阻器R2的滑片P向右移动,在此过程中( )

A.电流表A示数变大,电压表V2示数变小

B.电流表A示数变大,电压表V1示数变小

C.电压表V1示数变小,电压表V2示数变大

D.电压表V1示数不变,电压表V2示数变大

分析与解答:此题主要是为了考查学生的识图能力和分析能力

解此题,关键是要弄清楚电路的连接情况和各电表的测量对象。用“去表法”和“电流法“来分析此电路的连接方式,本电路中的R1与R2是串联, 电流表A测串联电路中的电流,电压表V1测R1两端的电压,V2测R2两端的电压。

判断出滑动变阻器的有效长度为右半部

分析:将滑动变阻器R2的滑片P向右移动时,接入电路的电阻变小,电路中的总电阻变小;∵I=U R∴电路中的电流变大,即电流表的示数变大;∵U=IR,∴定值电阻两端的电压变大,即电压表V1的示数变大;∵串联电路总电压等于各分电压之和,∴滑动变阻器两端的电压变小,即V2的示数变小,故选A。

例3如图所示电源电压不变,闭合开关S,当滑动变阻器的滑片P由左向右移动时,三只电表的变化情况是:

A.V1增大、V2减小、A增大;

B.V1减小、V2增大、A减小;

C.V1不变、V2增大、A不变;

D.V1不变、V2减小、A不变。

分析与解答:此题的特点是:在与滑动变阻器的滑片P相连的导线上接有电压表。解此类题的关键是要弄清楚滑动变阻器连入到电路中的阻值部分。首先,用“去表法”分析此电路的连接方式,电路中始终是p左侧电阻R1、p右侧电阻R2定值电阻R三者串联,再弄清各电表的测量对象:电流表A测串联电路中的电流,电压表V1测定值电阻R两端的电压,电压表V2测滑动变阻器左侧电阻R1两端的电压。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,R1增大、R2减小,但R1、R2、R的串联总电阻保持不变,所以电流表A的示数I保持不变,电压表V1的示数U1=IR保持不变,电压表V2的示数U2=IR2增大,答案:C。

例4如图所示电路中,电源电压保持不变,当开关S闭合,滑动变阻器的滑片P向左移动时,电表的示数变化情况是()

A.电流表A1示数增大,电流表A2示数减小,电压表示数不变

B.电流表A1示数减小,电流表A2示数增大,电压表示数增大

C.电流表A1示数不变,电流表A2示数减小,电压表示数不变

D.电流表A1示数不变,电流表A2示数不变,电压表示数增大

分析与解答:解此题关键是弄清电路的连接情况和各表的测量对象。用“去表法”和“电流法”来分析此电路的连接方式,本电路中电阻和滑动变阻器是并联,电流表A1测通过定值电阻R1支路中的电流, 电流表A2测干路中的总电流,电压表V测定值电阻R1两端的电压。而滑动变阻器的有效长度是右半部分。

在此电路中,U1=U2=U源,由于U源恒定不变,因此电压表V的示数不变。根据欧姆定律;I1=U1 R1=U源 R1,所以I1不变,即电流表A1的示数不变,根据I总=I1+I2,而I2=U2 R2=U源 R2,当滑片P向左移动时,R2的阻值增大,所以,I2会减小,故I总也会减小。答案:C。

(作者单位:江苏省张家港市第一中学