高中物理第二章恒定电流本章整合课件新人教版选修3_1

本章整合 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一 含电容器电路的分析与计算 在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。 一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 (只考虑电容器是理想的不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可 看作是断路,简化电路时可去掉它。简化后若要求电容器所带电荷 量时,可再接在相应的位置上。分析和计算含有电容器的直流电路 时,需注意以下几点: 1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中 的电阻上无电压降,因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端 的电压。 专题一专题二专题三专题四专题五 2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其 并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果 电容器两端电压升高,电容器将充电;如果电压降低,电容器将通过 与它连接的电路放电。 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 (2)S闭合时,电容器两端电压UC=U2=IR2=6 V,储存的电荷量 Q1=CUC,S断开至达到稳定后电路中电流为零,此时UC=E,储存的 电荷量Q1=CUC。很显然电容器上的电荷量增加了Q=Q- Q=CUC-CUC=1.210-4 C。电容器上电荷量的增加是在S断开以后 才产生的,这只有通过R1这条途径实现,所以流过R1的电荷量就是电 容器所带电荷量的增加量。 答案:(1)1 A (2)1.210-4 C 专题一专题二专题三专题四专题五 专题二 闭合电路的功率问题 1.用电器的目的不同:纯电阻用电器是以发热为目的,例如电炉、 电熨斗、电烙铁、白炽灯泡等,它们的电功等于电热;非纯电阻用 电器是以转化为热能以外的其他形式的能为目的,发热只是不可避 免的热能损失,例如电动机、电解槽、日光灯等,它们的电功大于 电热,有W=Q+E。 专题一专题二专题三专题四专题五 2.电源输出功率的特点 (1)外电路电阻越接近内阻,输出功率越大。 (2)可变电阻越接近包括内阻及其他电阻的总和,它消耗的功率越 大。 专题一专题二专题三专题四专题五 3.非纯电阻电路问题 分清不同情况下的电能转化的方向,然后确定计算的公式,理顺 热功率、输出功率、电功率、效率几个物理量之间的关系。 专题一专题二专题三专题四专题五 【例2】 如图所示,直流电动机和电炉并联后接在直流电源上,电 源的内阻r=1 ,电炉的电阻 R1=19 ,电动机线圈的电阻R2=2 ,当开关S断开时,电源内电路消耗的热功率P=25 W;当S闭合时, 干路中的电流I=12.6 A。求: (1)电源的电动势E。 (2)S闭合后电动机的机械功率。 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 专题三 对电路中电流表、电压表的处理 1.电表可看作理想电表时的处理技巧 理想电流表的内阻可看作为零,理想电压表的内阻可看作无穷大 。如果有理想电表接入电路,可先把该电表除去,凡电压表处除去 即可(看作断路),凡电流表处用导线替代(看作短路);在进行电路结 构分析或画好等效电路后,再按电表所测的对象把电表接入电路。 电路中的滑动变阻器,一般可以把它当作两个可变电阻来处理。 专题一专题二专题三专题四专题五 2.电表不能看作理想电表时的处理技巧 在这种情况下,要考虑到电表内电阻对原电路的影响,可把电流 表和电压表分别看作能显示出电流值或电压值的电阻。 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 专题四 电路故障的分析 1.故障特点 (1)断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为 零。若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零,则这两点间有 断点,而这两点与电源连接部分无断点。 (2)短路特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为 零。 专题一专题二专题三专题四专题五 2.故障的分析方法 这类题目要从已知条件出发,进行严密的推理,找出故障的原因 。具体分为两种方法: (1)仪器检测法: 断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电 路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点。 短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电 路并联,若电压表示数为零,则该电路被短路;若电压表示数不为零, 则该电路没有被短路或不完全被短路。 专题一专题二专题三专题四专题五 (2)假设法: 已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路 划分为若干部分,然后假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进 行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生 在这部分电路。若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生 在这部分电路。用此方法,直到找出发生故障的全部可能为止。 专题一专题二专题三专题四专题五 【例4】如图所示的电路中,闭合开关S后,灯L1、L2都发光。后来 由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的读数增大,由此可 推断,这故障可能是( ) A.电阻R1断路 B.电阻R2短路 C.灯L1两接线柱间短路 D.电阻R2断路 专题一专题二专题三专题四专题五 解析:因为电压表的读数增大,所以路端电压增大,电源内阻上的 电压减小,说明总电流减小,电路的总电阻增大。 若电阻R1断路,会导致总电阻增大,总电流减小,而此时灯L2两端 的电压会减小,致使灯L2变暗,故选项A错。 若电阻R2短路,灯L2将不亮,选项B错。 专题一专题二专题三专题四专题五 若灯L1两接线柱间短路,电路的总电阻减小,总电流增大,电压表 的读数减小,不符合题意,选项C也错。 若电阻R2断路,电路的总电阻增大,总电流减小,电压表的读数增 大,符合题意。而总电流减小,导致内电压和灯L1、R1并联部分电压 减小,灯L2两端电压增大,灯L2变亮。故选项D对。 答案:D 专题一专题二专题三专题四专题五 专题五 电路设计和仪器选择及实物图的连接 在有关恒定电流的实验中,常常要求测电阻的阻值、测导体的电 阻率、测用电器的电功率、测定电源的电动势和内阻等。这些待 测量的值的测定,往往都要测待测元件的电压和电流,所以对待测 元件的电压和电流的测量也就成了最基本的测量。 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 要求负载上电压或电流变化范围较大,且从零开始连续可调, 须用分压式接法。 负载电阻的阻值Rx远大于变阻器的总电阻R,须用分压式接法 。 负载电阻的阻值Rx小于变阻器总电阻R或相差不多,且电压、 电流变化不要求从零调节时,可采取限流式接法。 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 专题一专题二专题三专题四专题五 (3)便于操作的原则,选用滑动变阻器时应考虑对外供电电压的变 化范围既能满足实验要求,又便于调节,滑动变阻调节时应可使用 大部分电阻线,否则不便于操作。 选择仪器的一般步骤: (1)根据实验要求设计合理的实验电路; (2)根据电路选择滑动变阻器; (3)选定电源,选择电压表和电流表以及所用的量程。 专题一专题二专题三专题四专题五 3.实物图的连接 (1)实物图连接的方法与步骤 画出实验电路图。 分析各元件连接方式,明确电表量程。 画线连接各元件,一般先从电源正极开始,到开关,再到滑动变 阻器等,按顺序以单线连接方式将主电路中要串联的元件依次串联 起来,再将要并联的元件并联到电路中,即“先串后并”。 连好实物图后,再与原电路图进行对照,检查是否有误。 专题一专题二专题三专题四专题五 (2)实物图连接的注意事项 连接过程中连线不能交叉,所有连线必须连接到接线柱上。 连接电表应注意量程选用正确,正、负接线柱不要接错,即电 压表并联、电流表串联接入电路中,且电流从电表的正接线柱流入 ,负接线柱流出。 开关必须能控制整个电路,即开关断开后,电路便无电流输出, 电路中电压表和电流表均应指零。 专题一专题二专题三专题四专题五 【例5】 有一个电阻R,其阻值大约在4050 之间,现要进一步 测量其电阻,供选择的器材如图所示: 专题一专题二专题三专题四专题五 电源E(电动势12 V,内阻为0.5 ); 电压表(03 V、015 V,内阻约10 k); 电流表(00.6 A、03 A,内阻约1 ); 滑动变阻