用多个物理量解释电路变化

电路改变时，沿着这条链条分析：电阻，然后电流，然后各部分的电势差，然后功率。好的解释会按顺序点出每个量，并给出数值或变化方向。

这一课属于综合物理推理，因为它把计算和书面解释结合在一起，电路题通常就是这样出的。

怎样一步一步解释电路变化？

先说明变化之前电路的情况，再说什么改变了，然后说每个后果。

1. 求总电阻，改变前后各求一次。串联电阻相加。并联电阻合起来的总值更小。
2. 求电池输出的电流，用 I = V ÷ R，V 是电池的电势差。
3. 求每个元件两端的电势差，用 V = I × R，I 取流过该元件的电流。
4. 求功率，对每个元件和整个电路用 P = I × V。
5. 检查守恒： 串联回路中各电势差之和等于电池的值，各支路电流之和等于总电流。

例题（虚构数据）

一个 6.0 V 的电池与 4.0 Ω 电阻和 2.0 Ω 电阻串联。然后第二个 4.0 Ω 电阻被并联在第一个 4.0 Ω 电阻旁边。解释 2.0 Ω 电阻中的电流和功率发生了什么变化。

改变之前。 总电阻 = 4.0 + 2.0 = 6.0 Ω。电流 I = 6.0 ÷ 6.0 = 1.0 A。2.0 Ω 电阻两端的电势差 = 1.0 × 2.0 = 2.0 V。它的功率 = 1.0 × 2.0 = 2.0 W。

改变之后。 两个 4.0 Ω 电阻并联，总电阻为 4.0 ÷ 2 = 2.0 Ω。总电阻 = 2.0 + 2.0 = 4.0 Ω。

电池输出的电流 = 6.0 ÷ 4.0 = 1.5 A。

2.0 Ω 电阻两端的电势差 = 1.5 × 2.0 = 3.0 V。它的功率 = 1.5 × 3.0 = 4.5 W。

支路检查。 并联部分分得 6.0 − 3.0 = 3.0 V。每条 4.0 Ω 支路的电流是 3.0 ÷ 4.0 = 0.75 A，而 0.75 + 0.75 = 1.5 A，相符。

功率检查。 总功率 = 6.0 × 1.5 = 9.0 W。各部分相加：4.5 + (0.75 × 3.0) + (0.75 × 3.0) = 4.5 + 2.25 + 2.25 = 9.0 W。

书面解释。 加入并联电阻使总电阻从 6.0 Ω 降到 4.0 Ω。电池输出的电流从 1.0 A 增大到 1.5 A。同样的电流流过 2.0 Ω 电阻，所以它的电势差从 2.0 V 升到 3.0 V，功率从 2.0 W 升到 4.5 W。

要留意的错误

学生推断加元件一定会让电路“更难通过电流”。

错误答案：“电阻越多，电阻越大，所以电流减小，2.0 Ω 电阻会变暗。”

串联添加时这样说是对的。并联支路开辟了第二条通路，所以总电阻减小，电流增大。

纠正的方法是先问新元件与旧元件是串联还是并联。需要的话画出电路图。

自我检测

所有数据均为虚构。

1. 12 V 电源接在串联的 3.0 Ω 电阻和 6.0 Ω 电阻两端。求电流和 6.0 Ω 电阻两端的电势差。

2. 两个 6.0 Ω 电阻并联。总电阻是多少？

3. 一个灯泡标注 12 V、24 W。求它的工作电流、电阻，以及 60 s 内传递的能量。

接下来学什么

接着学习把核或太空模型与所给证据联系起来，或者回到结合能量与运动，看同样的能量转移习惯如何用在不同情境。当你设计电路探究并要说明控制了什么时，科学探究评析工具会有帮助。

如果你的数字正确，书面解释却总是少一步，我们的老师可以在一对一线上综合科学补习中处理这个缺口。