【歐姆定律】毅凡老師帶你分析重難點!

2021-01-21 合肥物理

前兩天江蘇省已經官方發布,高三年級和初三年級於3月30日開學,他們都已經要開學了,我們還會遠嗎?

答案是,當然不會啦。

那麼初三年級開學之後,撲面而來的肯定是瘋狂的做題和複習啊,那針對物理這門學科,在最後這八十幾天的時間裡,到底哪個部分是重點複習對象,又該如何去分析呢?

小編為了幫助大家做好複習重點規劃,這次可是特地請來了李毅凡老師專門給大家講解一下哦!

以下來自小編跪請毅凡老師分享的對話:

小編

毅凡老師,初三開學後物理的複習重點是什麼啊?你給同學們分析分析唄~

毅凡老師

你都不發個紅包什麼的,就直接來問問題嗎........

毅凡老師

初中物理的複習重點無外乎電學和力學,最近正好複習到電學了,給大家說一下電學裡面非常重要的歐姆定律吧~

小編

感謝毅凡老師!(星星眼)

以下是毅凡老師給大家分享的,關於歐姆定律高級應用中的動態電路分析~

很多同學在做題的時候會遇到這樣的困擾,對於一個基本的電路圖判斷已經沒有什麼問題,但是一旦涉及到電路圖的變化,不管是滑動變阻器的移動,還是開關的斷開閉合,立馬做題思路就不再連貫,正確率也是直線下降。

而這類電學問題屬於歐姆定律的一個難點,但也是重點,那麼怎麼解決這些問題呢?必須要知道其中三個訣竅。


首先,在拿到一道題目的時候,電路圖是串聯、並聯還是混聯呢?這些基本的信息必須掌握。尤其是涉及到開關斷開閉合的情況,一定要對每一種情況的電路圖都非常清楚。

而最簡單也是最不容易判斷錯誤的方法就是畫等效電路圖,每一個情況單獨畫一個,可以保證自己在做題之前有一個良好的思路。


這是做題當中非常關鍵的一步。在一個電路圖當中,有很多的電流、電壓、電阻之類的物理量,把每一個物理量之間對應起來,是做題的關鍵。這裡推薦大家把每一個量都帶上下標,這樣更容易對應。

比如我們來看一下這道題目:

如圖所示,用同一電路測量一未知電阻RX,兩次測量分別用相同的電流表和電壓表(兩電錶均有內阻),且保持RX不變.第一次測量讀數為4V、4.0mA,第二次測量讀數為3V、4.1mA,則可推斷RX的測量值比較準確的是 _____________Ω,該值與真實值比較_____________.(填「偏大」、「偏小」或「相等」)


首先這道題的答案是什麼呢?

很多同學下意識就會回答:750Ω。這個答案姑且不論,我來帶大家分析一下這道題目:為什麼兩次的電壓、電流各不相同?

在圖甲中是因為電流表有內阻,會分一部分電壓,導致電壓表測的電壓偏大,但是電流表的示數是正確的,確實是通過RX的電流;

在圖乙中是因為電壓表有內阻,也就會有電流通過,導致電流表測的電流偏大,但是電壓表的示數是正確的,確實是RX兩端的電壓;

所以我們直接拿圖乙的電壓除以圖甲的電流,就可以得到RX的電阻為750Ω,而且確實符合我們的標題:一一對應,因為電流和電壓都是RX的,且數據正確。

但是實際上上述做法是錯誤的,而且是一種非常常見的錯誤。它的問題在於電流電壓不匹配。雖然我們確實拿的是RX的實際電壓電流,但是因為兩次電路圖不一樣,兩次幹路電流也不一樣,所以兩幅圖中RX的電流電壓均不相同,所以其實這兩個數據並沒有對應起來。

那麼這道題怎麼做?

通過對比甲和乙中的數據可以清楚地得到:電流表對電壓的影響很大,接近1V的分壓;電壓表對電流的影響很小,只有0.1mA左右的差別,所以圖乙的測量值稍微準確一些,所以測量值大約是3V/4.1mA≈732Ω。而乙圖數據測的其實是電壓表和RX並聯的總電阻,所以與真實值相比偏小。

通過這道題,老師是想告訴大家在對應每一個物理量的時候,不僅要保證物理量都是當前這個物體的,而且要保證電路沒有變化。一但電路發生了變化,不管是閉合開關還是移動滑片,都需要重新對應每一個物理量,這樣才能保證數據的正確性。

那麼在掌握了上面的方法後我們來看這樣一道題:

在圖示電路中,已知R0=17.6Ω,將K接通a時,電阻R1的電壓為1V,流過電阻R2的電流為0.2A,將K接通b時,電阻R1的電壓為1.2V,流過電阻R2的電流為0.15A,則電阻Rx的阻值為__________Ω。


希望你是認真思考過後才開始瀏覽下述內容:


有很多同學會很疑惑:這個題目中電路一直在變化啊?這些量不能一一對應怎麼求呢?同學們,不要著急,我們先按照第一步,分別畫出不同時候的等效電路圖並分別寫出已知條件:

(接a時,U1=1V;I2=0.2A)

(接b時,U1=1.2V;I2=0.15A)

很明顯,兩次給的物理量是一樣的,但是數據太少了,而且兩個物理量沒有關係,怎麼辦呢?

沒關係!同學們認真記,重點來了!對於動態電路分析最重要的是找不變量!動態電路顧名思義就是電路變化,物理量變化,但是不管物理量如何千變萬化,找到不變量,一切問題迎刃而解。那麼在電路中有哪些不變量?常見的:定值電阻R,電源電壓U,其他的看具體題目,而我們的核心就去想辦法把這些量求出來,一切就都出來了。

看上圖,兩次電路都是混聯,非常複雜,而且物理量之間沒有關係,不過通過第二張圖可以清楚地看到R1的電壓其實就是電源電壓!所以U總=1.2V,一個非常重要的不變量。

為什麼不變量重要?因為不管你在哪裡得到這個條件,在其他地方都可以用!

將U總=1.2V代入第一張圖,U1=1V,那麼U2=0.2V,I2=0.2A,所以R2=1Ω!你看,我們已經解決一個問題了!而且R2也是一個不變量哦~再將R2=1Ω代入第二張圖,U2=0.15V,那麼UX=1.05V,那麼RX=7Ω。

不過同學們在做題的時候還是要特別注意一下燈泡的電阻,觀察題目有沒有說燈泡電阻不隨溫度變化而變化,如果沒有的話燈泡電阻是不能拿來當不變量的。


在動態電路分析的題目當中,抓住不變量去求解問題是做題的關鍵,因為不管什麼時候不變量它是真的都不會變化的,求出來就是前進的一大步。

好了,那麼我們本期分享就到這裡,順便給大家留一些題目去訓練,公眾號後臺點擊「資料分享」,之後再點擊「動態電路分析」,就能看到啦!同學們,下期見!


上期大氣壓強的答案,請在公眾號後臺回復「大氣壓強」即可獲得啦!

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