高考物理二轮总复习 专题6 第1讲 直流电路和交流电路的分析与计算课件 新人教版.ppt

专题六电路 电与磁的转化 第1讲直流电路和交流电路的分析与计算 对非纯电阻电路 如电动机和电解槽 由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其他形式的能 所以电功必然大于电热 w q 这时电功只能用w uit计算 电热只能用q i2rt计算 两式不能通用 电流流经纯电阻电路 消耗的电能全部转化为内能 流经非纯电阻电路 消耗的电能一部分转化为内能 另一部分转化为其他形式的能 4 电源的功率与效率 电源的功率p 也称为电源的总功率 是电源将其他形式的能转化为电能的功率 计算式为 p ie 电源内阻消耗功率p内 是电源内阻的热功率 也称为电源的损耗功率 计算式为 p内 i2r 电源的输出功率p外 外电路上消耗的功率 计算式为 p外 iu外 电源的效率 电源的输出功率与外电阻r的关系 电源的输出功率 因此作出p外与r的关系如图所示 由图可以看出 3 交变电流的 四值 4 变压器和远距离输电 1 变压器原 副线圈基本量的关系 2 输出原理图 3 远距离输电的几个基本关系 功率关系p1 p2 p3 p4 p2 p线 p3 电压 电流关系 方法指导 1 电路的动态问题分析方法 1 局部 整体 局部分析法 2 结论法 串反并同 2 电路故障检查 分析方法 1 检查方法 电压表检查法 电流表检查法 欧姆表检查法 2 分析方法 假设推断法 见例4 例5 3 非正弦式电流的有效值的求法 根据一个周期内热效应等效进行计算 1 电路的动态分析问题 例1 如图所示的电路中 三只灯泡原来都正常发光 当滑动变阻器的滑动触头p向右移动时 下面判断正确的是 a l1和l3变暗 l2变亮 b l1变暗 l2变亮 l3亮度不变 c l1中电流的变化值大于l3中电流的变化 d l1上电压的变化值小于l2上电压的变化值 切入点 按局部电阻变化 总电阻变化 总电流变化 路端电压变化 其他量变化的思路着手分析 解析 当触头p向右移动时 电阻r变大 总电阻变大 总电流变小 所以灯l1变暗 内阻 r0与l1上电压变小 所以最终l2两端的电压变大 l2变亮 由于l2中电流变大 总电流减小 所以l3中电流减小 灯泡l3变暗 l2中电流变大 l3中电流减小 总的变化是相抵的效果 合起来才是灯l1中电流的变化 所以l3中电流的变化更大一些 灯l1上的电压与r0及内电压变化的总和才等于l2上电压的变化 答案 ad 点评 1 引起电路特性发生变化主要有三种情况 1 滑动变阻器滑片位置的改变 使电路的电阻发生变化 滑动变阻器常见三种接法的特点 第一种 如图甲所示的限流式接法 第二种 如图乙所示的分压电路 rab随pb间的电阻增大而增大 r有最大值 相差最大时 r有最小值 若两支路阻值相差可减小至零 则r有最大值r0 4 2 开关的闭合 断开或换向 双掷开关 使电路结构发生变化 3 非理想电表的接入使电路的结构发生变化 2 进行动态分析的常见思路是 由部分电阻变化推断外电路总电阻 r外 的变化 再由全电路欧姆定律i总 讨论干路电流i总的变化 最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况 此类电路动态分析判断题体现了电路的 局部影响整体 整体制约局部 的规律 判断中切忌凭直觉 想当然 每一判断都必须以有关的电路规律为依据 2 变压器电路问题 例2 如图所示 理想变压器原线圈 接到220v交流电源上 副线圈 的匝数是30 与一标有 12v 12w 的灯泡相连 灯泡正常发光 副线圈 的输出电压是110v 电流强度0 4a 求 1 副线圈 的匝数 2 原线圈 的匝数及它的电流强度 点评 解决变压器电路问题 要抓住以下几点 1 理想变压器各线圈两端电压与匝数成正比的关系 不仅适用于原 副线圈只有一个的情况 而且适用于多个副线圈的情况 2 在任何情况下 输入功率等于输出功率 3 变压器电路分为原线圈电路和副线圈电路 在原线圈电路里 原线圈相当于特殊负载 有电压 电流 但不消耗电能 电压与电流之间不遵守欧姆定律 但整个电路仍遵守直流电路的有关规律 在副线圈电路里 副线圈相当于无内阻电源 整个电路遵守直流电路的有关规律 3 电路故障分析判断 例3 如图所示的电路中 闭合电键 灯l1 l2正常发光 由于电路出现故障 突然发现灯l1变亮 灯l2变暗 电流表的读数变小 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 切入点 电路故障问题用假设推断法分析 解析 假设r1断路 因为r1 l1并联电路总电阻一定小于l1的电阻 所以r1断路后干路总电阻增大 干路电流减小 由r2 r3 r4与l2组成的电路电压与内电压均减小 由全电路欧姆定律知灯泡l1两端的电压增大 故l1变亮 又因为灯泡l2两端的电压与由r2 r3 r4和组 成的电路电压相等 所以灯泡l2两端的电压减小 灯l3变暗 电流表读数也变小 这与题设条件一致 原假设成立 所以选项a正确 假设r2断路 由r3 r4与l2组成的电路电阻增大 干路总电阻也增大 干路电流减小 r1 l1并联电路电压减小 灯l1变暗 与题设条件不同 原假设不成立 b错 假设r3短路 由r2 r4与l2组成电路电阻减小 干路电流增大 所以灯泡l1两端的电压增大 l1变亮 又因为r1 l1并联电路两端的电压与内电压的总和增大 所以由全电路欧姆定律知r2 r4与l2组成的电路两端电压减小 故灯l2变暗 但是干路电流增大 灯l2电流减小 根据分流原理 流过电流表的电流变大 电流表读数变大 这与题设条件不符 原假设不成立 c错 同理 选项d错误 4 交流电的产生及其图象 例4 2011 天津卷 在匀强磁场中 一矩形金属线框绕与磁感线垂直的转轴匀速转动 如图甲所示 产生的交变电动势的图象如图乙所示 则 a t 0 005s时线框的磁通量变化率为零b t 0 01s时线框平面与中性面重合c 线框产生的交变电动势有效值为311v d 线框产生的交变电动势频率为100hz 点评 1 分析物理图象的要点 可归结为 一看 二变 三判 即为 1 一看 看 轴 看 线 看 斜率 看 点 看 截距 看 面积 看 拐点 并理解其物理意义 2 二变 掌握 图与图 图与式 和 图与物 之间的变通关系 3 三判 在此基础上进行正确的分析和判断 2 对于正弦交变电流的变化规律 不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识 还应看到交流的电动势随线圈在匀强磁场中空间位置的变化而变化 随线圈的磁通量变化而变化 5 电路计算 例5 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 40cm 电源电动势e 24v 内电阻r 1 电阻r 1 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 4m s竖直向上射入两板间 若小球带电荷量为q 1 10 2c 质量为m 2 10 2kg 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为多大 g取10m s2 点评 涉及电功率的计算应注意 区分各种电功率 注意计算公式的适用条件 要善于运用能量转化和守恒的关系处理电路中能量转化量的计算 含电容电路的分析与计算中 要注意直流电路只有当电容器充 放电时