电学迷宫大揭秘！与欧姆君共探串联电路的“动态”奇境
转自：上观新闻
中考
倒计时
179Day
寒假
倒计时
30Day
按照往年的时间进行大致推算，一模考时间按最早考试的区进行推算。
Hey小伙伴们，
在这个由电流与电阻交织的奇幻大陆上，
隐藏着无数令人着迷的秘密！
今天，我们要携手一位
超级智慧的伙伴——欧姆君，
一起解锁串联电路中的“动态”之谜
想象一下，
我们正站在一条由无数闪烁小灯泡
串成的梦幻银河前，
它们就像是夜空中最亮的星，
手牵手共同编织出璀璨的梦境✨
但你知道吗？
在这梦幻背后，
正是欧姆君用他那神奇的定律，
指挥着电流与电压的舞蹈，
让每一个灯泡都能绽放出属于自己的光芒！
串联电路“动态”定性分析
知识点回顾
欧姆定律
欧姆定律描述电路中电流与电压的关系、电路中电流与导体电阻的关系，即：在同一电路中，通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比，跟这段导体的电阻成反比。
串联电路特点
电流特点：串联电路中，电流处处相等。
电压特点：串联电路中，各导体两端电压之和等于电源电压。
电阻特点：串联电路中，总电阻等于各串联电阻之和。
1利用滑动变阻器改变电流
串联电路中，往往由于某一导体的电阻发生改变，而导致各导体两端的电压，与通过各导体的电流随之改变，可谓“牵一发而动全身”，解决此类问题，需理清思路、掌握解题步骤并提炼思维方式。一般而言，可以按以下步骤展开分析与推理：
1.判断电路连接方式——串联、并联。
2.确定电表的作用——旁边标上相应的物理量。
3.明确引起动态变化的原因——滑动变阻器阻值发生变化。
4.根据欧姆定律、串联电路的特点，进行分析判断。
进行电路的动态分析时应注意以下几点：
（1）电源电压和定值电阻不变。
（2）用到的公式：欧姆定律，串联电路的特点。
（3）一般从分析电路中的电阻变化入手，运用欧姆定律和串联电路的特点，判断出电路中总电流的变化，进而逐一分析通过各个电阻的电流和电压的变化情况。
例题：
（滑动查看）
解：①电流表A的示数如何变化：变小（原因详见以上分析过程）。
②电压表V示数如何变化：不变（因为本题电源电压不变）。
③电压表V1示数如何变化：变小（原因详见以上分析过程）。
④电压表V示数与电压表V1示数之差如何变化：两个电压表示数的差值可表示为：U-U1=U2，即问的是U2的变化，故答案为变大。
⑤电压表V示数与电流表A示数比值如何变化：两个电表示数的比值可表示为：U/I=R，即问的是总电阻R的变化，故答案为变大。
说明：①“先电阻、后电流、再电压”为一般的分析步骤，这样分析的主要原因是：当电阻R2阻值变大，依据U2=I2R2来判断U2的变化是有困难的（I2变小而同时R2变大），故先判断通过R1电流的变化，再依据U1=I1R1来判断U1的变化，最后利用串联电路的电压特点就可以轻松地判断出U2的变化了。
②当然，判断U2的变化也另有他法，亦可利用串联电路中的分压原理，即当R2的阻值变大（R1阻值不变）时，R2两端的电压是变大的，再利用串联电路中的电压特点判断出U1是变小的。
2利用开关的“断与闭”改变电流
除了因移动滑动变阻器滑片导致串联电路中电流的变化外，利用开关的不同状态，来改变串联电路中电流变化也是常见的一种题型。开关的“断与闭”实则对应了两个不同的电路，往往因开关的“闭合”导致短路某一电阻，从而改变了电路结构，故此类题型建议大家可画出开关“闭合”与“断开”两个状态下对应的电路图，对于判断有较为直观的作用。
例2.在如图所示的电路中，电源电压不变，闭合开关S，电压表V1的示数将，电压表V2的示数将，电压表V2与电流表A示数的比值将。（均选填“变大”“不变”或“变小”）
其中需要特别说明的是：虽然电压表V1的测量对象没有改变过，但由于R1所处的电路不同，所以R1两端的电压随着开关的断开到闭合已发生改变。
解：变大，变小，变小。
由于篇幅所限，只能讨论串联电路中“动态”定性判断的部分题型，希望同学们能举一反三，熟练掌握分析思路，为之后学习串联电路的“动态定量计算”以及“用电流表、电压表测电阻”打下坚实的基础。
例题分析
上海一模考
01
（1）某导体两端电压为3伏，通过该导体的电流为0.2安，导体的电阻为欧;若该导体两端的电压为6伏，则通过该导体的电流为安，电阻为欧。
（2）某导体两端的电压为6伏时，10秒内通过该导体横截面的电荷量为3库，通过该导体的电流为安，这段时间内电流做功为焦。若该导体两端的电压变为9伏，则其电阻为欧。
解析：
第一题15:0.4;15
(1)由欧姆定律可得，导体的电阻
(2)因电阻是导体本身的一种性质，与两端的电压和通过的电流无关所以，当该导体两端的电压为6V时，导体的电阻仍为15Ω不变此时通过导体的电流:
故答案为:15:0.4;15。
第二题0.3；18；20
首先，根据电流的定义式I=q/t，其中q是通过导体横截面的电荷量，t是时间。题目中给出q=3C，t=10s，代入公式计算得到通过该导体的电流：I=q/t=3/10=0.3A
接着，根据电功的计算公式W=UIt，其中U是导体两端的电压，I是电流，t是时间。题目中给出U=6V，I=0.3A，t=10s，代入公式计算得到这段时间内电流做功：W=UIt=6×0.3×10=18J
最后，根据电阻的定义式R=U/I，可以求出导体的电阻。但需要注意的是，电阻是导体本身的一种性质，与导体两端的电压和通过导体的电流无关。因此，虽然题目中导体两端的电压变为9V，但导体的电阻不变。我们先用原来的电压和电流求出电阻：
R=IU=0.36=20Ω
由于电阻不变，所以导体两端的电压变为9V时，其电阻仍为20Ω。
综上所述，正确答案为：0.3；18；20。
02
在图所示的电路中，电源电压为18伏保持不变，电阻R的阻值为10欧，滑动变阻器上标有“50Ω1A”字样。闭合开关S后，电流表A的示数为0.5安。求:
(1)电阻R两端的电压U;
(2)此时滑动变阻器R的阻值;
(3)现用电压为U的电源替换原来的电源，要求变阻器的滑片P移到任意位置均能保证电路安全，求功的最大值(写出完整的判断、计算过程)。
(1)由I=U/R可得，电阻R两端的电压：UR=IR=0.5A×10Ω=5V；
(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U滑=U−UR=18V−5V=13V，滑动变阻器接入电路中的电阻值：R滑=U滑/I=13V/0.5A=26Ω；
(3)由滑动变阻器的铭牌可知，允许通过的最大电流I大=1A，则电路中的最小电阻：R总小=U/I大=18V/1A=18Ω，因串联电路中总电阻等于各分电阻之和，所以，滑动变阻器接入电路中的最小阻值：R滑小=R总小−R=18Ω−10Ω=8Ω，即滑动变阻器接入电路中的电阻范围为8Ω∼50Ω，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，滑动变阻器消耗的电功最大，则滑动变阻器消耗的电功最大值：R滑小=R总小−R=18Ω−10Ω=8Ω（t为通电时间），即滑动变阻器接入电路中的电阻范围为8Ω∼50Ω，当滑动变阻器接入电路中的电阻最大时，电路中的电流最小，滑动变阻器消耗的电功最大，则滑动变阻器消耗的电功最大值：
（t为通电时间），综上，滑动变阻器消耗的电功最大值为8.1tΩ⋅J（t为通电时间）。
03
在如图(a)所示电路中，电源电压为12伏且保持不变。电阻R的阻值为10欧,滑动变阻器R,上标有“20欧2安”字样。闭合开关后，电路中的电流为0.6安。
(1)求电阻R两端的电压U。
(2)求滑动变阻器R,接入电路的阻值。
(1)由I=U/R可得，电阻R两端的电压：UR=IR=0.6A×10Ω=6V；
(2)因串联电路中总电压等于各分电压之和，所以，滑动变阻器两端的电压：U滑=U−UR=12V−6V=6V，滑动变阻器接入电路中的电阻值：R滑=U滑/I=6V/0.6A=10Ω；
04
在图所示的电路中，电源电压为6伏且保持不变，电阻R2的阻值为10欧。闭合开关S，电流表A的示数为0.9安。求:
(1)通过电阻R2的电流I2;
2)电阻R1的阻值。
如果有搞不懂的题目，或是需要的学科专题，欢迎在评论区留言哦～
作者：上海市大同初级中学贺戴裔
责编：张玮