电路的基本规律及其应用.ppt

一、电源的电动势 1定义：非静电力把正电荷从电源负极移送到正极所做的 功和移送 的比值,2公式表达：E 3物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领 大小的物理量，在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在 电源内部从 移送到 所做的功,电荷量,负极,正极,二、欧姆定律 1内容：导体中的电流跟导体两端的电压成 ，跟导体 的电阻成 ,2公式表达： .,3适用条件：适用于金属导体导电和电解质溶液导电，用 于 电路,正比,反比,纯电阻,三、闭合电路的欧姆定律 1闭合电路 (1)组成,内电路： 的电路, 内电阻所降落的电 压称为 . 外电路： 的电路,其两端电压称为外 电压或路端电压.,电源内部,内电压,电源外部,(2)内、外电压的关系：E .,U外U内,2闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ，跟内、 外电路的电阻之和成 (2)公式,正比,反比,I= （只适用于纯电阻电路） E= （适用于任何电路）,U外+U内,3路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况：根据UIR R 可知，当R增大 时，U (2)特殊情况,增大,外电路断路时，R为无穷大，I=0，U= . 外电路短路时，R=0，U=0，I= .,E,4路端电压跟电流的关系 (1)关系式：U . (2)UI图象如图721所示 图中直线的斜率表示 大小，直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源 的大小 当r0(理想电源)时，路端电压不随电流的变化而变化，此时U外E.,电源内阻,电动势,EIr,图721,5闭合电路中的功率 EIIU外I2r，EI是电源的 ，UI是 的功率，I2r是电源内阻的功率,总功率,外电路,对于UI图象中纵轴不从零开始的情况，直线与纵轴交点的纵坐标仍表示电源的电动势，直线的斜率仍为电源的内阻，但内阻并不等于纵轴和横轴的截距之比,四、串、并联电路 1串、并联电路的特点,相等,相等,倒数,倒数,电阻,2几个有用的结论 (1)串联电路的总电阻 电路中任意一个电阻，电路中任意 一个电阻值变大或变小时，串联的总电阻 (2)并联电路的总电阻 电路中任意一个电阻，任意一个电 阻值变大或变小时，电路的总电阻变大或变小,大于,变大或变小,小于,在求两个电阻R1和R2的并联电阻时，可直接利用R总 计算，但涉及三个电阻R1、R2和R3并联时，R总 ，应用 来求,1电源的总功率 P总EIP内P外I2(Rr) 2电源的内耗功率 P内I2rP总P出 3电源的输出功率 P出UII2R,4电源的输出功率与外电路电阻的关系 如图722所示： P出I2R (1)当Rr时，电源的输出功率最大， Pm (2)当R向接近r阻值的方向变化时，P出增大；当R向远离r阻值的方向变化时，P出减小,图722,5电源的效率 100% 100% 100% R越大，越大，当Rr时，P外最大，50%.,1当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有 50%.当R时，100%，但此时P出0，无实际 意义 2对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率根据P I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同,1关于闭合电路的性质，下列说法正确的是 ( ) A外电路断路时，路端电压最大 B外电路短路时，电源的功率最大 C外电路电阻变大时，电源的输出功率变大 D不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压 之和保持不变,解析：由闭合电路欧姆定律可知：EU外U内，当外电路断路时，即I0，此时U外E，路端电压最大；外电路短路时，电路中电流最大，此时，电源的功率也最大；电源的输出功率，即外电路消耗的功率PI2R ，只有当Rr时，电源的输出功率最大，故A、B、D正确，C错误,答案：ABD,1电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻 器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化，对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系,2分析这类问题的一般步骤是： (1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化 (2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化 (3)根据闭合电路欧姆定律I总 ，确定电路的总电流 如何变化,(4)由U内I总r确定电源的内电压如何变化 (5)由U外EU内确定电源的外电压如何变化 (6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如 何变化 (7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何 变化 由以上步骤可以看出，解决此类问题，基本思路是“局部整体局部”，同时要灵活地选用公式，每一步推导都要有确切的依据,电路的动态分析问题还可以用极限法来分析，即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论,2.如图723所示，电源 内阻不可忽略，已知R1为半导 体热敏电阻，而热敏电阻的阻 值随温度的升高而变小，R2为 锰铜合金制成的可变电阻，当 发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是( ) AR1的温度逐渐降低 BR1受到可见光的照射 CR2的阻值逐渐增大 DR2的阻值逐渐减小,图723,解析：灯泡L的亮度变暗，说明流过灯泡的电流减小，其原因可能是R1的阻值增大或R2的阻值减小引起的，半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小，故可能的原因是R1的温度降低或R2的阻值减小，A、D正确，B、C错误,答案：AD,1电路的简化：把电容器处的电路作为断路，简化电路时 可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上 2电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器 同支路的电阻相当于导线 3电压变化带来的电容器的变化：电路中电流、电压的变 化可能会引起电容器的充、放电,4含源电路的处理方法：在直流电路中，如果串联或并联 了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降低电压的作用，但电容器两端可能出现电势差，如果电容器与电源并联，电路中有电流通过电容器两端的充电电压不是电源电动势E，而是路端电压U.,求解电容器问题，首先弄清电路结构，找出电容器两极板的电势的高低，并由此判断出极板上的带电性质由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律以及串并联的规律找出极板两端电压，从而得到所带电荷量的数值该类问题可以和电容器的动态分析、带电粒子在电场中的运动结合起来进行考查,3(2010盐城调研)如图724所 示的电路中，在开关刚闭合到 电路中电流稳定的这段时间内， 下列关于各元件上电流或电压 的说法中正确的是 ( ) AR1和R2上的电流一直增大，R3上的电流一直减小 BR1和R2上电流一直减小，R3上电流一直增大 C三个电阻上的电流都一直增大 D三个电阻上的电流都一直减小,图724,解析：在开关刚闭合时，电容器充电，电容器对电流的阻碍作用很小，通过电阻R1、R2的电流较大，通过电阻R3的电流为零，电路中电流稳定时，电容器充电完毕，电容器相当于断路在开关刚闭合到电路中电流稳定的这段时间内，R1和R2上的电流一直减小，R3上的电流一直增大，A、C、D错误，B正确,答案：B,(2010云浮模拟)在某控制电路中，需要连成如图725所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红、绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是 ( ),图725,AL1、L2两个指示灯都变亮 BL1、L2两个指示灯都变暗 CL1变亮，L2变暗 DL1变暗，L2变亮,思路点拨 本题可采用“局部整体局部”的思路进行分析：,课堂笔记 当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串、并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，L1灯变暗，通过其电流减小；由U1I2R1及I2II1可知R1分担电压增大，L2及R2两端电压减小，L2功率减小而变暗，选项B正确,答案 B,不能正确分析电路中电阻的连接，认为滑动变阻器连入电路的有效电阻为下半部分，从而导致错选A，还有认为R1支路电流增大，所以L2灯变亮而错选D.,如图726所示的电路中，E10 V，R14 ，R26 ，电池内阻不计，C1C230 F.先闭合开关S，待电路稳定后再断开S，求断开S后通过电阻R1的电荷量,图726,思路点拨 解答本题时，应注意以下三点： (1)S闭合前、后，计算C1、C2上的电压，并判断极板极性是否变化； (2)计算S闭合前后C1、C2上电量的变化量Q1、Q2； (3)流过R1的总电荷量QQ1Q2.,课堂笔记 S闭合时，I 1 A，UC1IR26 V 由于C2被S短路，其两端电压UC20. S断开并稳定后，由于电路中无电流，故UC1UC2 10 V. 电容器C2上增加的电荷量为：,Q2C(UC20)3010610 C3104 C. 电容器C1上增加的电荷量为： Q1C(UC1UC1)301064 C1.2104 C. 通过R1的电荷量 QQ1Q24.2104 C.,答案 4.2104 C,在分析电路中含有电容器的问题时，首先要分析电路的连接情况，确定电容器两端的电压与哪个电阻元件两端的电压相等，然后再由C 进行计算；如果因开关断开 (或闭合)改变了电路的连接方式，这时要重新分析电容器的电压，并注意极板极性是否变化.,(17分)(2010辽阳模拟)在如图727所示的电路中，R12 ，R2R34 ，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求：,图727,(1)当开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压； (2)当开关S接b时，电源的电动势和内电阻； (3)当开关S接c时，通过R2的电流,思路点拨 当开关接不同的触点a、b、c时，电阻R1、R2、R3的连接方式发生了变化，搞清它们之间的连接方式是解题的前提和关键,解题样板 (1)当S接a时，R1被短路，外电阻为R2，根据电功率公式可得 通过电源的电流I1 1 A(2分) 电源两端的电压U1 4 V(2分) (2)当S接a时，有EU1I1r4r(2分) 当S接b时，R1和R2串联，R外R1R26 (1分),通过电源的电流I2 0.75 A(1分) 这时有：EU2I2r4.50.75r(2分) 解式得：E6 V r2 (2分) (3)当S接c时，R总R1rR236 (1分) 总电流I3E/R总1 A(2分) 通过R2的电流I I30.5 A(2分),答案 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 (3)0.5 A,(1)不能正确判断本题电路中因开关S的触点位置变化导致 电阻连接方式的变化是失误的主要原因 (2)不能灵活应用一些基本公式，如PI2R、P 、E UIr等造成计算繁琐,1下列关于电源电动势的说法中正确的是 ( ) A在某电池的电路中，每通过2 C的电荷量，电池提供的 电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V B电源的路端电压增大时，其电源的电动势一定也增大 C无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定 不变 D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多,解析：由E 有E2 V，则A项错误；电源的电动势与外电路无关，只由电源自身的性质决定，则B项错误，C项正确；电源的电动势大，所提供的能量不一定大，决定于通过电源的电流，则D项不正确,答案：C,2两个相同的电阻R，将它们串联后接在电动势为E的电源上， 通过一个电阻的电流为I；若将它们并联后仍接在该电源上，通过一个电阻的电流仍为I，则电源的内阻为 ( ) A4R BR C. D无法计算,解析：当两电阻串联接入电路中时：I 当两电阻并联接入电路中时I 由以上两式可得：rR，故选项B正确,答案：B,3在电源一定的电路里，下面说法正确的是 ( ) A外电阻增加一倍，路端电压也增加一倍 B电源电动势等于内电压与外电压之和 C外电路短路时，路端电压等于电源电动势 D路端电压一定大于内电压,解析：由U外 R可知，当R变为原来的两倍时，路端电压要小于原来的两倍，故选项A错误；根据闭合电路欧姆定律EU内U外，可知B正确；当外电路短路时，U外0，C错误；U外IR，U内Ir，R与r关系未知，故D错误,答案：B,4(2009广东高考)图728所示是一实验电路图在滑动触 头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是 ( ) A路端电压变小 B电流表的示数变大 C电源内阻消耗的功率变小 D电路的总电阻变大,图728,解析：滑动触头由a滑向b的过程中，总电阻变小，D错误；干路电流变大，路端电压变小，A正确；内阻消耗功率变大，C错误；定值电阻R3上电压降低，电流表示数变小，B错误,答案：A,5(2010宁波模拟)如图729所 示，AD、BC为两根平行且相同 的均匀电阻丝，EF为另一根电 阻丝，其电阻为R，它可以在 AD、B