判断动态电路的“串反并同法则”
摘 要：电路知识是高中物理的重要内容。电路中的主要问题是电路的分析和计算，其中动态电路问题，是高考中的热点。在直流电路中，当开关接通或断开，改变电路结构时，或者移动滑动变阻器的滑键，改变某一部分电路的电阻时，电路中各部分的电流、电压和电功率都会随之发生变化。这类题型有利于考查学生的判断推理能力、逆向思维能力及半定量分析能力。常规解答的基本思路是：“部分—整体—部分”，即从阻值变化的部分入手，由串联、并联规律判断R总的变化情况，再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律和串并联电路电流电压关系确定各部分电学量的变化情况。这种分析过程复杂繁琐，下面介绍浓缩分析思维过程的一种方法──“串反并同”法。
关键词：动态电路；串反并同
串反：当某电阻变化时，与它串联导体的各电学量（如电流、电压和电功率）都做与之相反的变化。
并同：当某电阻变化时，与它并联导体的各电学量（如电流、电压和电功率）都做与之相同的变化。
判断串或并只能以“变化部分的电阻R变”为标准：凡通过R变的电流有可能通过（不管是全部还是部分）导体RX，则RX与R变为串；凡通过R变的电流一定不通过RX，则RX与R变为并。
适用条件：（1）加载电路的电压或者是电源的电动势恒定，如电源是干电池；（2）电路中只有一个可变电阻；（3）电源内阻不可忽略的情况。
下面看例题说明：
例1：如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作.如果再合上开关S2，则下列表述正确的是：
A.电源输出功率减小 B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大 D.通过R3上的电流增大
思维导图：R2电阻由断开到闭合，相当于电阻由无穷大到有限值即电阻在减小。电源与R2串联，输出功率增大。L1与R2并联，L1上消耗功率减小。R1与R2串联，R1电流增大。R3与R2并联，R3电流减小。所以正确答案为C。
例2：如图示，电路中R1、R2、R3和R4都是定值电阻，R5为滑动变阻器，电源的电动势为E，内阻为r。设电流表的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向上移动时，则：
A、I变大，U变小 B、I变大，U变大
C、I变小，U变大 D、I变小，U变小
思维导图：根据“串反并同法则” 知R5为变化元件，R5滑动端向上移则R5阻值变小，由图知电压表V与R5是并联关系，由“并同”知U变小。R2、R4及电流表A与R5是并联关系，由“并同”知I变小，所以选D。
如果按照常规方法分析如下：当R5的滑动触点向上移动时，R5阻值变小。电路总电阻R = r+R1+R3+（R2+R4）.R5 /（R2+R4+R5）
当R5变小时，电路总电阻R变小，所以电路总电流I总= E / R 变大，外电路电压U变小。Uab= E - I总.（R1+R3+r），I总 变大，所以Uab 变小，而 I = Uab /（R2+R4）也变小，所以选D。
点评：由以上解答可以看出在解答较为复杂的动态电路的判断问题时“串反并同法则”有很明显的优越性。如果电路更复杂，常规方法几乎是无法判断，而用“串反并同法则”去判断，可说是易如反掌。
例3：如图示，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻。求：当滑动变阻器R1的滑动触点从左向右滑动过程中，电路中各仪表读数的变化情况。
思维导图：根据“串反并同法则” 知，当滑动变阻器R1的滑动触点从左向右滑动过程中，R1与R2的并联电阻作为变化元件，R1滑动端从左向右移则R1与R2的并联电阻阻值先变大后变小，由图知电压表V和V1与变化元件是并联关系，由“并同”知V和V1的读数都是先变大后变小，V2和A2与R1的右部分电阻是串联关系由于R1右部分电阻一直变小，由“串反”知V2和A2 的读数一直变大，A1和A与变化元件是串联关系，由“串反”知A1和A的读数都是先变小后变大。
由上述分析得出结论：V和V1的读数都是先变大后变小，
V2和A2 的讀数一直变大，
A1和A的读数都是先变小后变大。
点评：该题如果按照常规方法分析难度较大，用“串反并同法则”分析则较简单。
例4：如图所示，电键K闭合，电流表、电压表均为理想电表，若电阻R1断路，则下列说法中正确的是：
A.电流表示数变小 B.电压表示数变大
C.电源内电路消耗的功率变大 D.R3消耗的功率变大
思维导图：断路相当于电阻无穷大，因此R1阻值在增大。电流表与R1并联，则电流增大示数变大；电压表与R1并联，电压增大示数变大。电源内电路与R1串联，电功率减小。R3与R1并联，R3功率变大。所以正确答案为BD。
小结：从以上四个例题可以看出不管电路结构多复杂，电路元件及仪表个数再多，用“串反并同法则”分析动态电路问题，快捷、方便、准确。
参考文献
[1]乐洋勋.串反并同法在电路分析中的应用[J].高中生，2005，（6）：49-50.
[2]谭晏瑞.动态电路的分析解题方法[J].科教文汇（下旬刊），2007，（8）：56.
（作者单位：融水苗族自治县中学）