浅析电路的动态分析法则，本文主要内容关键词为：法则论文,电路论文,动态论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
理解物理意义，理清物理过程是学好物理的前提。物理过程实质是一系列动态和静态组成的集合体，解决物理问题的方法，往往借助动态过程理清思路，利用静态方程求解问题。因为“动态问题静态化，静态问题动态化”是比较重要的物理思想。本文依据全电路欧姆定律的动态分析来阐明这一思想。
一、关于动态源
全电路欧姆定律的动态来源于总电阻的变化，而总电阻的变化又源于组成闭合电路的部分电路的电阻的变化，我们就将部分电路中变化的电阻称为“动态源”。在全电路欧姆定律的动态分析过程中，其动态源的联接一般有三种。它们是：
1.图1所示甲电路图的连接方式
如图1甲所示，总电阻R[,AB]为动态源的总电阻， 从图中可以看出：本电路的有用电阻为R[,pb]，即R[,AB]＝R[,Pb]，当滑动变阻器的滑动触头P由a向b滑动的过程中，动态源的总电阻逐渐减少， 其变化范围为R≥R[,AB]≥0。
2.图1所示乙电路图的连接方式
二、关于动态分析过程
全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：
（1）判断动态源及动态源总电阻的变化， 进而判断闭合电路总电阻的变化情况。
（2）依据I＝E／（R＋r），判断闭合电路干路电流的变化情况。
（3）依据U＝E－Ir，判断外电路电压（路端电压）的变化情况。
（4）依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化。
具体操作如下：
1.外电路变化情况
例1 如图2所示的电路中，当变阻器的滑动片向右滑动时，各电表的示数的变化情况是：V[,1]表_____，V[,2]表______，A[,1]表_____，A[,2]表______。
解析 ①本题的动态源电路为图2所示中AB部分， 且知滑动片向右滑动，故动态源的总电阻减小，再据混联电阻求解方法可知，闭合电路的总电阻减小。
②据I＝E／（R＋r），总电阻减小，必然有总电流增大，所以有U[,2]＝IR[,2]，V[,2]表的示数增大。
③据U＝E－Ir，干路电流I增大，必然有路端电压U减小， 所以有V[,1]表的示数减少。
④外电路中R[,2]与R[,1]和动态源并联电路串联，且R[,2]不变， 据分压原理有U[,AB]＝U－U[,2]＝U－IR[,2]，知U减小，I增大，则U[,AB]减小，所以有I[,1]＝U[,AB]／R[,1]，A[,1]表的示数减小。
⑤R[,1]与动态源并联，且R[,1]不变，据分流原理，I[,AB]＝I －I[,1]＝I－U[,AB]／R[,1]，知I增大，U[,AB]减小，所以有I[,AB]增大，即A[,2]的示数增大。故答案应为V[,1]表减小，V[,2]表增大，A[,1]表减小，A[,2]表增大。
以上分析不难看出，此类问题的解题原则是：由大到小，由内到外，以静代动的思考方法。
例题的变换：
变换之一，将AB部分的动态源甲，换成动态源乙，重新做此题，答案与例1相同。
变换之二，将AB部分的动态源甲，换成动态源丙，重新做此题，分析与上面的例题相同，只是答案应为：V[,1]表示数先增大后减小，V[,2]表示数先减小后增大，A[,1]表示数先增大后减小，A[,2]表示数先减小后增大。
2.内电路的变化情况
例2 如图3所示的电路中，两个电源的电动势均为E，内电阻为r，K断开时，电压表V[,1]的读数U[,1]和电压表V[,2]的读数U[,2] 的变化情况是（ ）
A.U[,1]增大，U[,2]减小
B.U[,1]增大，U[,2]增大
C.U[,1]减小，U[,2]减小
D.U[,1]减小，U[,2]增大
解析 此题的特点是外电路的电阻保持不变，内电阻的电阻发生变化，故判断过程如下：①K断开后，内电阻变大， 必然有闭合电路的总电阻变大。
②依据I＝E／（R＋r），总电阻变大，必然有I减少，故有U[,1]＝I（R[,0]＋R′），U[,1]减小，U[,2]＝IR[,0]，U[,2]减小。
所以正确答案应为C选项。
三、动态应用
全电路欧姆定律的动态分析可借助于物理学的模拟手段迁移到判断自感现象的过程中去，这种迁移可以达到一个非常良好的效果，下面我们通过两个事例说明此做法。
例3 如图4所示，是演示自感现象的实验原理图，L是自感线圈， A[,1]、A[,2]是规格相同的灯泡，R的阻值与L的电阻阻值相同，当开关K断开或闭合时，观察到的自感现象是_____。
1.电键K闭合的过程
自电键闭合至达到稳定的过程中，自感线圈可模拟成可变电阻（相当于滑动变阻器），阻值由无穷大逐渐减小至线圈的电阻值（本题线圈的电阻值为R），其等效电阻如图5所示。
解析 当R[,0]为无穷大时，A[,1]支路相当于断路。即A[,1] 灯不亮，A[,2]灯亮。随后R[,0]逐渐减小，导致总电阻减小，依据I＝E／R[,总]知，干路电流增大，所以由U＝E－Ir知，U减小，又因I[,2] ＝U′／R＋R[,L]，U′减小，故I[,2]减小，A[,2]灯变暗；再据I[,1]＝I－I[,2]知，I[,1]增大，即A[,1]灯变亮。当R[,0]＝R时，A[,1]、A[,2]灯达到同样的亮度。
所以，当电键K闭合时，A[,2]灯比A[,1]灯先亮，然后A[,1]灯逐渐变亮，A[,2]灯逐渐变暗，最后达到同样的亮度。
2.电键K断开的过程
自电键K断开至达到稳定的过程中， 自感线圈可模拟成内电阻变化的电源，内电阻的阻值由线圈的电阻阻值逐渐增大到无穷大，其等效电路如图6所示。
解析 当r为R时，I＝I[,1]＝I[,2]，即此时A[,1]灯与A[,2] 灯的亮度仍为原来未断前的亮度，当r由R逐渐增大到无穷大的过程中， 据I＝E／（R＋r＋2R[,L]）知，I逐渐减小直至为零。即灯A[,1]、A[,2]皆由未断前的亮度逐渐变暗，最后熄灭。
所以K断开时，A[,1]与A[,2]两灯都由原亮度逐渐变暗， 最后一起熄灭。