闭合电路的计算和分析.ppt

闭合电路问题的分析与计算,一、闭合电路的欧姆定律的内容, 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律, 闭合电路欧姆定律的表达形式有：,E=U外+U内, （I、R间关系）, U=E-Ir （U、I 间关系）, （U、R间关系）,（3）,讨论：,U=E-Ir,从上式可以看出: (E、r 是常量，R、I、U是变量),a.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压UIr 增大, 路端电压U减小,b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r， 路端电压U趋近于零电源的内阻一般都很小， 所以短路时电流很大为Im=E/r.,c.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压UIr减小， 路端电压U增大当外电路断开时，R变为无限大， I 变为零，Ir 也变为零，U=E 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势. 而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势 （还有微弱电流通过电源）。,二、闭合电路的U-I 图象,右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。,三、 电源的功率和效率,电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,电源的输出功率，,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为,电源的效率：,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,07年1月北京市崇文区期末统一练习6,1.如图所示电路，电源电动势E为6V，内阻r为2, 电阻R为8，电动机M线圈电阻RM为2。当开关S闭合时，电阻R消耗的电功率为2W，则电动机输出的机械功率是 （ ） A0.5W B1.5W C2W D3.56W,B,1.一般计算问题,注意分析电路的电压关系.电流关系和功率关系,06年12月广州市X科统考卷15,2.如图所示，电源的电动势E7.5V，内阻r1.0 ，定值电阻R212 ，电动机M的线圈的电阻R0.50 闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U14 V，电阻R2消耗的电功率P23.0 W求电动机转动稳定后： （1）电路的路端电压. （2）通过电动机的电流,6V 1A,07学年南京市期末质量调研16,3.如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r=1 ，电炉电阻R=19 ，电解槽电阻r=0.5.当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不变）。试求： （1）电源的电动势； （2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小； （3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。,(1).120V (2). 20A (3).1700W,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷10,4高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电流I Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为R1 = 3，超导临界电流Ic = 1.2A，限流电阻R2 = 6，小灯泡L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r =2，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则 ( ) A短路前通过R1的电流为2/3 A B短路后超导部件将由超导状态 转化为正常态 C短路后通过R1的电流为4/3 A D短路后通过R1的电流为2 A,B C,5.如图所示，定值电阻R1=1，R2为电阻箱，电源电动势为6V，内阻r为3， 要使电源有最大的输出功率.应使R2为多大，此时电源最大的输出功率是多少？ 电源内部消耗的功率是多少？ 若要使R1上有最大功率，则R2应取多大的值？若要使R2上得到最大功率，则R2应取多大的值？,2.最大功率计算问题,(1)2,3W (2)0,4,6.如图所示，直线A为电源的U-I图线，曲线B为灯泡电阻的U-I图线，用该电源和小灯泡组成闭合电路时，电源的输出功率和电路的总功率分别是 A4W、8W B2W、4W C4W、6W D2W、3W,3.图象问题,C,7.在如图所示的电路中，电源电动势为3.0V，内阻不计，L1、L2、L3为3个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图所示.当开关闭合后，下列判断正确的是 A.灯泡L1的电阻为12 B.通过灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2倍 C.灯泡L1消耗的电功率为0.75W D.灯泡L2消耗的电功率为0.30W,ACD,07年苏锡常镇四市二模10.,8. 小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流 I 变化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的 a、b、c 所示，则下列判断正确的是 ( ) A.直线 a 表示电源的总功率 B .曲线 b 表示电源的输出功率 C.电源的电动势 E= 3V.内电阻r=1 D .电源的最大输出功率Pmax= 9W,A C,9.如图所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象；直线C为一个电阻R的两端电压与电流关系的图象。将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么（ ） A、R接到a电源上，电源的效率较高 B、R接到b电源上，电源的输出功率较大 C、R接到a电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低 D、R接到b电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高,C,10. 如图所示电路，当滑线变阻器的滑动触头向b端移动时（ ） (A)电压表的读数增大，电流表的读数减小 (B)电压表和电流表的读数减小 (C)电压表和电流表的读数增大 (D)电压表的读数减小，电流表的读数增大,A,4.动态分析问题,11. 在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为 ,B,AA灯和B灯都变亮 BA灯、B灯都变暗 CA灯变亮，B灯变暗 DA灯变暗，B灯变亮,12.如图所示的电路中，O点接地，当原来断开的开关S闭合时，电路中A、B两点的电势变化情况是 A、都降低 B、都升高 C、UA升高，UB降低 D、UA降低，UB升高,A,13.如图所示的电路中，A为理想电流表，V1和V2为理想电压表，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电池E内阻不可忽略，则下列说法中正确的是 AR2不变时，V2的读数与A读数之比等于R1 BR2不变时，V1的读数与A读数之比等于R1 CR2改变时，V1读数的变化量的绝对值大于V2读数的变化量的绝对值 DR2改变时，V1读数的变化量的绝对值小于V2读数的变化量的绝对值,BD,14.（2006年上海卷） 在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和U3表示下列比值正确的是 AU1/I不变，U1/I不变 BU2/I变大，U2/I变大 CU2/I变大，U2/I不变 DU3/I变大，U3/I不变,ACD,15.如图所示为电路板的示意图，a,b,c,d为接线柱，a,d与220V的交流电源相连接，a，b间，b,c间，c,d间分别接有一个电阻，现发现电路中没有电流，为检查电路故障，用一交流电压表分别测得b,d两点与a,c两点间的电压均为220V，由此可知： A、ab间电路通，cd间电路不通 B、ab间电路不通，bc间电路通 C、ab间电路通，bc 间电路不通 D、bc 间电路不通，cd 电路通,5.电路故障分析,CD,16.如图所示，闭合电键，灯L1，L2正常发光，由电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表示数变小，根据分析，发生的故障可能是 A、R1断路 B、R2断路 C、R3短路 D、R4短路,A,17如图所示的电路中，闭合电键S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，电压表读数增加，由此推断，这故障可能是( ) AL1灯灯丝烧断 B电阻R2断路 C电阻R2短路 D电容器被击穿短路,B,18如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻r=1.0 ；电阻R1=10 ,R2=10 ,R3=30 ,R4=35 ；电容器的电容C=10 F.电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。,Q=CU=2.010-5 C,6.含容电路的分析与计算,07届12月江苏省丹阳中学试卷14,19.如图所示的电路中，电源电动势E6V，内阻r1，电阻R13，R26，电容器的电容C3.6F，二极管D具有单向导电性,开始时,开关S闭合，S2断开 (1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电量变化了多少? (2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少?,解：,（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容两端的电压为U1，干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有,U1= I1 R1=4.5V ,合上开关S2后，电容电压为U2，干路电流为I2 根据闭合电路欧姆定律有,所以电容器上电量变化了,或电容器上电量减少了,（2）合上S2后，电容上电量为Q,断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比， 故流过电阻的电量与阻值成反比,故流过电阻R1的电量为,20.如图所示，电源电动势E=12V，内阻不计，各个电阻的阻值分别为 R1=10，R2=5，R3=R4=R5=15。电键S1和S2均断开，电容器电容C=2F，且未带电。 （1）如果只将S1闭合，求通过电阻R5的电荷量。 （2）S1闭合足够长的时间后，再将S2闭合，求S2闭合后通过电阻R5的电荷量。,(1)1.210-5C (2)1.610-5C,7.综合应用问题:,21.四川卷如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40 cm。电源电动势E=24V,内电阻r=1 ，电阻R=15 。闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4 m/s竖直向上射入板间。若小球带电量为q=110-2 C,质量为m=210-2 kg,不考虑空气阻力。那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板?此时，电源的输出功率是多大？(取g=10 m/s2),23 W,22.江苏物理卷电热毯、