定义 电路中接入电阻随外界条件(如温度、光照)变化的元件,导致电流或电压发生动态改变的现象。
从哪来 基于 3.3 电阻与温度的关系(L2) 理解电阻变化机制,结合 5.1 电流与电压、电阻的关系(L2) 进行定量分析,并运用 6.1 串联电路综合规律(L2-L3) 和 6.2 并联电路综合规律(L2-L3) 判断电路整体响应。
为什么 欧姆定律 $I=U/R$ 表明,在电源电压 $U$ 不变的前提下,电流 $I$ 与总电阻 $R$ 成反比。敏感电阻(如热敏电阻)的阻值 $R_{sens}$ 随外界刺激(如温度升高)发生显著变化,从而改变电路总电阻。根据串并联电路规律,总电阻的变化必然引起电路中电流分布或各部分电压分配的改变,进而导致电表读数或用电器工作状态发生动态变化。
动态追踪法
适合
逻辑推理能力强、擅长数学推导的学生。
步骤:1. 确定敏感电阻变化方向(如温度升,$R_{NTC}$ 降);2. 分析总电阻变化(串联中总阻减小);3. 判断干路电流变化($I=U/R_{total}$,总阻减小则电流增大);4. 分析定值电阻电压($U_1=IR_1$,电流增则电压增);5. 利用串联分压规律判断敏感电阻电压($U_2=U-U_1$,总电压不变,$U_1$ 增则 $U_2$ 减)。强调“牵一发而动全身”的因果链条。
生活类比法
适合
形象思维强、对抽象公式感到困难的学生。
类比:将电路比作水管系统。电源是水泵(水压不变),导线是水管,电阻是阀门。敏感电阻是一个“智能阀门”,当它感受到温度升高时,会自动开大(电阻变小)。阀门开大,水流(电流)就会变大。水流变大后,流经普通阀门(定值电阻)的水压降(电压)也会变大,留给智能阀门本身的水压降(电压)就会变小。通过水流大小和水压分配来理解电流和电压的变化。
极端假设法
适合
容易混淆正负变化关系、需要直观验证的学生。
方法:假设敏感电阻变化到极端情况。例如,假设热敏电阻温度极高,阻值趋近于0(短路)。此时电路总电阻最小,电流最大,定值电阻分得全部电压,敏感电阻分压为0。再假设温度极低,阻值趋近于无穷大(断路)。此时电流为0,定值电阻分压为0,敏感电阻分压等于电源电压。通过对比这两个极端状态下的电表读数,反推中间过程的变化趋势,避免死记硬背“增反减同”。