对初中物理电学规律中的“分压”与“分流”的探讨

江苏省镇江市第三中学　周树民

在初中物理教学中，物理教师通常都会对串、并联电路的电流和电压规律作出总结，归结为：“串联等流分压；并联等压分流”。串联电路的电压规律的表达式是“U＝U₁＋U₂”，称之为“分压”；并联电路电流规律的表达式是“I＝I₁＋I₂”，称之为“分流”。在完成“欧姆定律的应用”的教学之后，教师都会利用欧姆定律引导学生推导出所谓的“串联电路的分压原理”和“并联电路的分流原理”，即“串联电路中电压的分配与电阻成正比”和“并联电路中电流的分配与电阻成反比”，“分流原理”的表达式为 。笔者认为在串联电路中“分压”的思想是正确的，但其表达式却是错的，正确的应当是U₁＋U₂＝U；而在并联电路中电流规律的表达式是正确的，但“分流”的思想却是错误的，应当改为“合流”，而所谓的“分流原理”也根本就不应该存在。

电压是由电源提供的，初中阶段电路中的电源一般都默认为理想的稳压电源，其输出的电压（即总电压）是恒定的，其大小是由电源本身决定的（例如由组成电源的串联电池的节数决定），跟各串联导体两端的电压无关。而各串联导体两端的电压跟总电压有关，其和等于总电压，所以各串联部分两端的电压之和也是恒定的，即如果一个导体两端的电压增加了，那么其他导体两端的电压一定减少了，所以说串联电路的分压思想是正确的。既然如此，那么就应当是各串联部分导体两端的电压之和去等于总电压，而不是总电压去等于各串联部分导体两端的电压之和，其表达式就应当是U₁＋U₂＝U，而不是U＝U₁＋U₂。

在并联电路中，干路中的电流等于各支路中的电流之和，而初中阶段的电源若没有特别强调是稳流电源，则干路电流不是恒定的，其大小由是由支路电流所决定的，并不存在各条支路去分干路电流的情况。一条支路的电流增大了，另一条支路的电流不会改变，而干路电流则会随之增大，所以说并联电路中“分流”思想是错误的。

在初中物理教学中，教师在讲解电流概念时，都会把电流类比成水流，这是个很形象的类比。在讲解并联电路的电流规律时，很多老师会把干路和支路中的电流关系类比成如图1所示的水流分流情况：干路中的水流（电流）分解成几条支路。这一类比貌似很形象，但却是错误的，因为按照这个图来看，支路中的水流受到干路的影响，支路中的水流随干路的变化而变化；各支路的水流之间也会相互影响，如果一条支路水流增大了，另一条支路的水流就会相应的减小，这与电流规律不符。其实并联电路中的干路与支路的电流关系应当类比成图2所示的水流“合流”情况：支路之间的水流（电流）互不影响，每条支路的水流（电流）都对干路产生影响，也就是说并联电路中的电流规律应当是“合流”。

“分压”的思想是正确的，对学生分析串联电路也是有帮助的（这里笔者不作分析了）。而“分流”的思想是错误的，对学生分析并联电路是有害的。例如这样一道常见的题目：在如图3所示的电路中，电源电压保持不变，闭合开关S后将滑动变阻器R₂的滑片P由中点向右端滑动，各电流表的示数变化情况为（　　　）

A、A₁表示数不变，A₂表示数变小，A表示数变小；

B、A₁表示数变大，A₂表示数变小，A表示数不变；

C、A₁表示数不变，A₂表示数变小，A表示数不变；

D、A₁表示数变大，A₂表示数变小，A表示数变小。

有不少学生在做这道题时容易选择B答案，他们的解题思路是：因为串联电路的电流规律是分流，所以总电流不变，因此A表的示数不变；R₂的电阻增大了，使R₂支路中的电流变小，所以A₂表的示数变小；由于R₁和R₂这两条并联支路的电流由干路电流分配得到，R₂支路电流变小了，R₁支路的电流当然变大，所以A₁表的示数变大。细想一下，如果按照“分流”的思想来说，学生分析得是很有道理的，出错的原因就在于“分流”的思想害人，它把学生的解题思路引入了先分析干路电流，而后分析支路电流，却不知道干路电流是由支路电流所决定的。正确的思路应当先分析支路电流而后分析干路电流，即需要把“分流”思想换成“合流”思想：R₂的电阻增大了，使R₂支路中的电流变小，所以A₂表的示数变小；R₁支路的电流不受影响，所以A₁表的示数不变，而干路中的电流是由各支路的电流“合流”而成，所以A表的示数随之变小，这样就能得到正确答案A了。

既然分流的思想是错误的，那么就不应该存在所谓的“分流原理”，因为在稳压电源的并联电路中根本就不存在支路去分干路电流这一情况。而各支路中的电流与电阻的关系在欧姆定律中已经反映得很清楚了：“电压一定时，导体中的电流跟导体的电阻成反比。”并联电路各支路两端的电压是相等的，所以 这一关系式成立，因此所谓的“分流原理”只是欧姆定律的一个推论，或者说它只是欧姆定律的一部分。

其实，在并联电路中，干路中的电流等于各支路中的电流之和（I＝I₁＋I₂）这一规律应该不仅仅揭示了干路电流与支路电流之间的数量关系，更说明了干路电流是由支路电流所决定的，而“合流”的思想能正确地反映干路和支路中的电流关系，同时也与“并联电路各支路的工作互不影响”这一并联电路的工作特点相吻合。