高中物理各類電路題的探討

（安徽省合肥市第十七中學(xué) 安徽合肥 230022）

高中物理學(xué)科中電路知識的難度相對較高，針對近年來物理高考出題情況加以分析，高考中所涉及的電路問題極具難度，成為高中學(xué)生重點失分項目[1]。這是由于學(xué)生對電路題接觸的較少，沒能掌握電路題解題規(guī)律，學(xué)生學(xué)習(xí)電路知識的積極性受到極大影響。鑒于此，物理教師需整合高中階段電路相關(guān)知識、原理及公式，采用綜合性教學(xué)形式提升學(xué)生對電路知識的掌握程度，進(jìn)而改善學(xué)生電路題解題困難的現(xiàn)狀[2]。

一、高中物理電路題解題思路

從初中學(xué)習(xí)的簡單電路，到高中學(xué)習(xí)的復(fù)雜電路，學(xué)生在解答電路基本題時應(yīng)將電路圖予以簡化，從而找出這一題目電路圖結(jié)構(gòu)，從整體上把握電路圖情況，學(xué)生可以在演算紙上畫出簡化電路圖，并針對簡化電路圖進(jìn)行宏觀分析，在理順各個電路元件之間的關(guān)系后，在逐步還原復(fù)雜電路圖，根據(jù)串并聯(lián)電路電流、電壓、電阻、功率之間的關(guān)系進(jìn)行解答[3]。同時，在物理電路題解題過程中，還需運用學(xué)生各種能力與方法，尤其針對部分難度較大的電路題，學(xué)生需要對其加以分析，明確各種已知及未知關(guān)系，以期更迅速的分析問題，節(jié)省解題時間。另外，教師應(yīng)著重加強(qiáng)對學(xué)生各個電路元件特點的教學(xué)，包括電容器、變阻器、變壓器等等，不僅能夠提升學(xué)生電路題解題水平，同時也能開拓學(xué)生思維，使學(xué)生形成初步的物理學(xué)知識體系。

二、高中物理各類電路題的解題方法

1.高中物理動態(tài)電路題解題方法

題目一：如圖1所示，一個電路由電動勢、電源、定值電阻及滑動變阻組成，當(dāng)這一電路中滑動變阻器接觸點由變阻器中央向b方向滑動時，該電路中電流表及電壓表數(shù)值如何變化？

圖1

這一題目中滑動變阻器接觸點由變阻器中央向b方向滑動，此時整個電路的電流、電壓及功率均會受到影響，因此，應(yīng)從電路整體加以分析，理順解題思路，再通過研究電阻值變化對電路產(chǎn)生的影響，此時可通過電路的串聯(lián)及并聯(lián)規(guī)律入手，從而了解電路電壓及電流變化情況。一般而言，單一電阻值發(fā)生變化時，該電路中任意分路都會受到電阻的影響，對電路中各個支路電壓、電流及功率的分配情況進(jìn)行分析，最終判斷出電路中電流表及電壓表數(shù)值變化情況。在接觸點由變阻器中央向b方向滑動時，該電路中外部電路總電阻增大，因此電流有所減小，知識電源內(nèi)部電壓降及定值電阻電壓降得以減少，外電路兩罐電壓及并聯(lián)電壓得以增大，因此，當(dāng)該電路中滑動變阻器接觸點由變阻器中央向b方向滑動時，電流表及電壓表數(shù)值均會增大。

2.高中物理電容器題解題方法

題目二：如圖2所示，在一個電路中介入電動勢，該電動勢為4V，其中有一個內(nèi)電阻為1Ω的電源，電路中三個電阻的阻值都為4Ω，電容器為30uF，計算電流表數(shù)值是多少？電容器電量是多少？當(dāng)電源斷開后，這一電路中R2的電量是多少？

圖2

該題目主要考查學(xué)生對電路中容電路的計算能力，題目本身的難度較高，也是近年來高考熱門考點之一，因此，需加強(qiáng)學(xué)生對此類問題的研究與分析能力，根據(jù)題目實際情況靈活運用電路及容電路相關(guān)知識，并理順解題思路。通過計算電容器兩端電壓情況，充分考慮其電性，從而實施解題。該電路的電流可采用E=I（R+r）公式進(jìn)行計算，I=0.8A，再通過Q=UC公式算得電容器電量為Q=9.6×10-5C，最后，在該電路電源斷開后，R1和R2形成并聯(lián)關(guān)系，并與R3和C共同構(gòu)成一個放電通路，在該通路中R2的電量為Q=UC/2，算得結(jié)果：Q=4.8×10-5C

3.高中物理變壓器題解題方法

題目三：如圖3所示，一個理想狀態(tài)下變壓器電路中，其原線圈：副線圈=2:1，該電路中A、B、C三個燈泡的電壓均為220V，功率為40W，如果要求該電路中3個燈泡均正常發(fā)光，所需要的輸入電壓為多少？

圖3

所謂理想狀態(tài)下的變壓器，是指變壓器兩個端口之間的電壓呈正比，電壓器本身沒有任何功率損耗，僅依照變壓器電氣特點工作，因此，U1：n1=U2：n2，。給予上述特性，可得出n1I1=n2I2。該電路負(fù)載總電阻為R=R燈/2，得出負(fù)載總電阻為605Ω，那么變壓器輸入端電阻為（n1n2）2R=2420Ω，可知變壓器輸入端電壓為660V。

4.高中物理電路功率題解題方法

題目四：如圖4所示，一個轉(zhuǎn)向電路中，L1為左轉(zhuǎn)向燈、L2為右轉(zhuǎn)向燈、L為指示燈，S為開關(guān)，E為電源。L1、L2的電壓為6V、功率為16W，L電壓為6V、功率為1.2W。在開關(guān)S與1相連時，L、L1、L2功率與額定功率的關(guān)系是什么？L支路中總功率與另一支路總功率的關(guān)系是什么？

圖4

這一問題難度較高，主要針對學(xué)生閉合電路中歐姆定律及電功率公式進(jìn)行考查，學(xué)生極易出現(xiàn)錯誤，無法正確計算非公路與額定功率的數(shù)值。在開關(guān)S與1相連時，L與L2呈串聯(lián)關(guān)系，與L1并聯(lián)，此時串聯(lián)電路中L和L1均存在電阻，通過P=U2/R公式進(jìn)行分析，可知這一支路功率小于于另一支路。圖4中標(biāo)注電源電動勢為6V，其內(nèi)阻為1Ω，因此，L、L1、L2功率無法達(dá)到6V，所以L、L1、L2功率均小于額定功率。

結(jié)語

綜上所述，高中物理電路知識較難，所涉及的范圍十分廣泛，部分學(xué)生難以靈活應(yīng)用各種物理電路知識、原理及公式，在解題時感覺無從下手。針對這一問題，高中物理教師應(yīng)著重進(jìn)行電路題講解和練習(xí)，根據(jù)學(xué)生對電路知識掌握情況為其選擇更為符合學(xué)生實際的題目，使學(xué)生可以逐漸掌握解題技巧，熟知各種電路知識、原理和公式，從而提高高中學(xué)生物理解題水平。