追寻动态电路中的“不变量”

杨天才 李红梅

(1. 重庆市大学城第一中学校,重庆 401331; 2. 安徽省亳州市涡阳第二中学,安徽 亳州 233600)

物质在运动变化过程中存在不变量,在动态电路中也存在某些不变量．“动态电路”是指由于电路中的局部电阻变化而引起总电路及各支路的电压、电流及电功率等变化的一类电路．[1]笔者从动态电路中电压变化量与电流变化量的比值入手,分析动态电路中普遍存在的不变量及其原因．

1 追寻不变量

如图1所示,电路中电源电动势和内阻分别为E、r,定值电阻阻值为R．闭合电键后,将滑动变阻器滑片向下滑动,理想电压表V1、V2、V3示数变化量分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3,理想电流表示数变化量为ΔI．

图1 电路图

1.1 定值电阻

1.2 动态电阻

1.3 混联动态电阻

图2 混联复杂电路

变形为

1.4 变压器动态电阻

图3 模拟远距离输电电路

2 原因分析

3 结论应用

例题.如图4所示,平行金属板中有一个带电油滴悬浮在两板间的P点,不考虑电流表和电压表对电路的影响,选地面的电势为0,当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,下列说法正确的是

图4 带平行板电路

(A) 油滴带负电,将向下运动.

(B)P点的电势能升高.

(C) 电源的效率变低.

以这些“不变量”为中心合理地选择研究对象,由闭合电路欧姆定律列出相关方程,是解决此类动态电路问题的关键．[3-6]