「名師在線」
開關只有控制電路通斷的作用嗎？
開關是組成電路的四大基本元件之一，具有控制電路通斷的作用，但有時候，它還可以改變電路的連接方式。本文介紹中考中較為典型的開關作用試題的解題思路和方法，供同學們參考。
一、開關的控制作用
（1）正常的連接
確定開關的控制作用，即確定開關各自控制哪些用電器，是進行電路分析、電學計算的基礎。解答這類題的基本程序為：
①串聯電路中，電流只有一條路徑，開關的位置改變，其控制作用不改變；
②並聯電路中，電流有多條路徑，幹路開關控制整個電路，支路開關控制各自的支路，開關位置改變，控制作用可能改變。
因此，依次斷開電路中的各個開關，然後分析在某個開關斷開時，哪些用電器將停止工作，則這個用電器就被斷開的這個開關所控制。
題1（2018年巴中地區）如圖所示電路中，開關能夠同時控制兩盞燈，且兩燈發光情況互不影響的電路是（ ）
【解析】開關能夠同時控制兩盞燈，電路既可以串聯又可以並聯，但並聯時開關必須在幹路上；兩燈發光情況互不影響，兩燈應該是並聯的。
綜上可知，符合要求的電路應該是並聯電路，並且開關在幹路上。
由圖可知，A是串聯；B是並聯電路，並且開關在幹路上，C是並聯電路，但開關在支路上。D是串聯。
答案：B
點撥：在認識簡單電路時，—要看懂電路中各用電器的連接情況，二要會通過開關的閉合來控制電路。
練習1：如圖所示，要使燈泡L↓2發光，必須閉合的開關是（ ）
A．S↓2
B．S↓2、S↓3
C．S↓1、S↓3
D．S↓1、S↓2、S↓3
（2）特殊的連接
開關在電路中的連接一般是一條支路上一個，或者幹路上一個，但在一些特殊的電路中，需要多個開關，因此，就只能把這些開關串聯或者並聯在一起接入電路。
①開關串聯後接入電路中，電流還只有一條路徑，任何一個開關斷了，整個電路都是斷路，所有開關都連通，電路才是通路；
②開關並聯後接入電路中，任何一個開關斷開，電路不會斷開，所有電路都斷開，電路才會斷開。
題2（2015年內蒙古自治區通遼市）小轎車上大都裝有一個指示燈，用它來提醒司機車門是否關好。四個車門中只要有一個車門沒關好（相當於一個開關斷開），該指示燈就會發光，圖為四位同學設計的模擬電路圖，你認為最符合上述要求的是（ ）
【解析】開關沒閉合燈就亮，顯然開關與燈是並聯的，且四個開關中任意一個未閉合指示燈會發光，故四個開關要串聯。
由A電路圖可知，幾個開關是並聯的，當開關都閉合時，即車門都關好，燈泡也會發光，故A不符合要求；由B電路圖可知，幾個開關是串聯的，當有一個開關斷開時，即有車門沒關閉，燈泡不亮，所以與題意要求相反，故B不符合題意；由C電路圖可知，幾個開關是串聯的，當開關都閉合時，即車門都關好，電源會被短路，燈不發光，故C不符合要求；由D電路圖可知，幾個開關是串聯的，電阻R起保護電路的作用，當開關都閉合時，即車門都關好，燈泡不會發光，故D符合要求。
答案：D。
點撥：本題考查電路圖的設計，關鍵是能根據題目所給信息設計出合理的電路圖，這是本題的重點也是難點，最容易出錯的地方是任意一個開關斷開時燈泡都發光，和我們平時接觸到的開關閉合，燈泡發光正好相反。
練習2：（2018年大連市）將圖中的電燈和兩個開關接入家庭電路中，要求：同時閉合兩個開關，電燈發光；只閉合一個開關，電燈不發光。
二、「開關」引起的電路變化
開關的斷開和閉合，可以使電路的組成發生變化，也可以引起電路中的某些物理量發生變化。此類「開關型」變化電路的解題關鍵是：把動態電路變成靜態電路，即畫出每次變化後的等效電路圖，再利用電流路徑法分析，或根據有關公式和規律解題。
這種開關的連接有兩種作用：
①改變電路的連接方式——串聯和並聯互換；
②電路局部短路。
（1）串聯和並聯互換
題3（2018年貴州省安順市）如圖所示，電源電壓恆定，R↓1＝30Ω，R↓2＝60Ω，當開關S3閉合，S↓1、S↓2都斷開時，電流表的示數為0.1A，則電源電壓是______V；當開關S3斷開，S↓1、S↓2都閉合時，電流表的示數是________A。
【解析】（1）由圖知，當開關S↓3閉合，S↓1、S↓2都斷開時，R↓1與R↓2串聯，電流表測電路中電流，由串聯電路特點和歐姆定律可得，電源電壓：
U＝I（R↓1＋R↓2）
＝0.1A×（30Ω＋60Ω）
＝9V；
（2）當開關S↓3斷開，S↓1、S↓2都閉合時，兩電阻並聯，電流表測幹路電流，由並聯電路特點和歐姆定律可得，此時電流表的示數（即幹路電流）：
I′＝I↓1＋I↓2
＝U/R↓1＋U/R↓2
＝9V/30Ω＋ 9V/60Ω
＝0.45A。
答案：9；0.45
點撥：本題考查了串聯和並聯電路特點以及歐姆定律公式的應用，關鍵是正確判斷開關在不同狀態下電路的連接情況。
練習3：在如圖所示的電路中，有四個開關S↓1、S↓2、S↓3、S↓4。如果僅將開關S↓2、S↓4閉合，S↓1、S↓3斷開，則燈L↓1、L↓2_____聯；如果將開關S↓1、S↓2、S↓3閉合，S↓4斷開，則燈L↓1、L↓2_____聯。
（2）電路局部短路
（2018年天津市）如圖所示電路中，電源電壓保持不變，電阻R↓1與R↓2的阻值之比為2∶1。開關S斷開時，R↓1與R↓2的電功率之比為_____；開關S閉合前後，電壓表兩次的示數之比為_____。
【解析】本題的特點是：
①開關S斷開時，電阻R↓1、R↓2串聯，電壓表測R1兩端的電壓，根據P＝I↑2R可求得R↓1與R↓2的電功率之比；
②開關S閉合時，電阻R↓2被短路，電路為R↓1的簡單電路，電壓表測電源的電壓，根據歐姆定律求出電壓表的示數，然後可知電壓表兩次的示數之比。
（1）已知電阻R↓1與R↓2的阻值之比為2：1，則R↓1＝2R↓2，開關S斷開時，電阻R↓1、R↓2串聯，因串聯電路中電流處處相等，則R↓1與R↓2的電功率之比：
P↓1/ P↓2
＝I↓2R↓1/ I↓2R↓2
＝R↓1/ R↓2
＝2/1；
開關S斷開時，電阻R↓1、R↓2串聯，此時電路中的電流
I＝U /（R↓1+R↓2）
＝U /（2R↓2+R↓2）
＝U/（3R↓2），
此時電壓表測R↓1兩端的電壓，由I＝U / R可得，電壓表的示數：
U1＝IR↓1
＝（U /3R↓2）×R↓1
＝（U/3R↓2）×2R↓2
＝2U /3；
（2）開關S閉合後，電路為R1的簡單電路，電壓表測電源電壓，即電壓表的示數為U，所以，開關S閉合前後，電壓表兩次的示數之比為：
（2U/3）/ U＝2/3。
答案：2∶1；2∶3
點撥：本題考查了串聯電路的特點和歐姆定律的應用，分清開關閉合、斷開時電路的連接方式和電錶所測的電路元件是關鍵。
練習4：如圖所示，電源電壓恆定，R↓1、R↓2為兩個電阻，其阻值不隨溫度變化。當閉合開關S↓1，斷開開關S↓2、S↓3時，電流表的示數為3A；當閉合開關S↓3，斷開S↓1、S↓2時，電流表的示數為5A；當閉合開關S↓1、S↓2，斷開S↓3時，電路的總電阻為R↓總；則R↓1和R↓總之比為（ ）
A．5∶3 B．3∶5 C．5∶2 D．2∶5
練習答案
1．A
2．如圖所示
3．串；並
提示：本題的特點是：四個開關有兩種工作狀態，致使兩燈泡有兩種連接形式。確立二者對應關係的方法是：先畫出相應的等效電路圖（圖略），再利用電流法分析。
點撥：本題考查串聯和並聯電路的連接特點。本題主要根據題目中的開關組合判斷電路的連接情況。
4．B
點撥：開關在電路中的作用，除使整個電路接通或斷開外，還可以改變電路結構和使部分電路形成短路。本題的三個開關處在不同狀態時，形成了三個不同的電路：①只有R↓1接在電路中；②R↓1與R↓2並聯接在電路中；③R↓1與R↓2串聯接在電路中。只有根據題意，認清電路結構，才能運用串、並聯電路的規律和歐姆定律解題。