电路的动态分析问题.doc

闭合电路的欧姆定律的应用一、电路的动态分析问题闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。 讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系思路:动态电路的分析方法 程序法：基本思路是“局部整体局部”，即从阻值部分的变化入手，由串、并联规律判断总电阻的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判断各部分电路中物理量的变化情况。分析步骤详解如下： (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=E/(R外总+r)，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=E-U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，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。例1、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?练习1. 如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触头向上滑动时，下面说法正确的是（ ） A. 电压表和电流表的读数都减小； B. 电压表和电流表的读数都增加； C. 电压表读数减小，电流表的读数增加 D. 电压表读数增加，电流表的读数减小 2、如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时（ ）A电压表V读数先变大后变小，电流表A读数变大 B电压表V读数先变小后变大，电流表A读数变小 C电压表V读数先变大后变小，电流表A读数先变小后变大 D电压表V读数先变小后变大，电流表A读数先变大后变小3、如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向左移动时，各表（各电表内阻对电路的影响均不考虑）的示数如何变化？为什么？ 4、 在如图电路中，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 （ ） A、U1/I不变，U1/I不变 B、U2/I变大，U2/I变大 C、U2/I变大，U2/I不变 D、U3/I变大，U3/I不变 5、如图所示，电源电动势为E，内电阻为r当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2，下列说法中正确的是（ ） A小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 CU1U2 二、电源的外部特性曲线 路端电压U随电流I变化的图像 (1)图像的函数表达式 (2)图像的物理意义 ：在纵轴上的截距表示电源的电动势E。 在横轴上的截距表示电源的短路电流图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。例：用伏安法测电池的电动势和内电阻，依照数据画出了图线，如图所示，则测得电动势 E=_V，内阻r=_。 练习1.有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2。将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )A.图像交点所示状态,两电路的外电阻相等B.E1E2,r1r2C.图像交点所示状态,两电路的电阻相等D.E1E2,r1r2 2.如右图所示为闭合电路中两个不同电源的UI图象，则下列说法中正确的是()A电动势E1E2，短路电流I1I2B电动势E1E2，内阻r1r2C电动势E1E2，内阻r1r2D当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大三、闭合电路功率的分析 1.电源总功率：电路消耗电能总功率,公式为P总= EI。2.电源的输出功率：外电路消耗功率,公式为P出=IU=IE-I2r。3.电源的内耗功率：电源的内电路消耗的功率,公式为P内= I2r。4.各部分功率间的关系：P总=P出+P内或IE=I2R+I2r。5.纯电阻电路中电源输出功率的讨论：P出=UI=I2R= 电源的输出功率随外电阻的变化关系如图所示, (1)当R=r时,P出max= (2)一个输出功率(除最大功率外)P对应于两个不同的外电阻R1和R2,且r= 。(3)当Rr时,RP出。6.电源的效率：电源的输出功率与总功率的比值,即= 100%= 100%【微思考】(1)外电路的电阻越大,外电路消耗的功率就越大吗? 提示：在外电阻R小于内阻r时,R越大,外电路消耗的功率越大;当Rr时,R越大,外电路消耗的功率越小。(2)外电路的电阻越大,电源做功输出的效率就越高吗? 提示：由于电源做功输出的效率：故外电路的电阻越大,电源做功输出的效率就越高。例1：如图,电路中三个电阻R1、R2和R3的阻值分别为R、2R和4R。当电键S1断开、S2闭合时,电源输出功率为P0;当S1闭合、S2断开时,电源输出功率也为P0。则电源电动势为 ;当S1、S2都断开时,电源的总功率为。(拓展延伸)题中S1、S2都断开时：(1)电源的输出功率是多少?(2)电源的效率是多少?练习1：已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的变化范围是010。求： 源的最大输出功率； R1上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功率。若R1=6上述问题答案是怎样的？2、 直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A,那么线段AB表示的功率为 W, I=2A对应的外电阻是 3、下图中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为当电池组的输出功率为120W时，电池组的输出电压是V四、含有电容器的直流电路例题、如图所示，电源电动势=12伏，内阻r=1欧，电阻R1=3欧，R2=2欧，R3=5欧，电容器的电容量C1=4F,C2=1F,求C1、C2所带电量。 训练1：如图所示,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F。电池内阻可忽略。(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流。(2)然后将开关S断开,求此后流过R1的总电量。 2、已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（ ） A.增大R1 B.增大R2 C.增大R3 D.减小R13、如图10-3所示的电路中，已知电容C1=C2，电阻R1R2电源内阻可忽略不计，当开关S接通时，以下说法中正确的有 （ ） A、C1的电量增多，C2的电量减少 B、C1的电量减少，C2的电量增多 C、C1、C2的电量都增多 D、C1、C2的电量都减少五、电路故障分析1、短路处特点：有电流通过而电压为零造成的结果：电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大2、断路处特点：电路电压不为零而电流为零造成的结果：电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大例、如图为一电路板的示意图，a、b、c、d为接线柱，a、d与220V的交流电源连接，ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。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两点间以及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间电路通 训练1：如图所示，电源电动势为6V，当开关接通时，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uad0，Ucd6V，Uab6V，由此可以断定 AL1和L2的灯丝都断了 BL1的灯丝断了 CL2的灯丝断了 D变阻器R断路2、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3、如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是 （ ）Aa灯灯丝烧断 B电阻R2断C电阻R2短路 D电容被击穿短路4、如图所示的电路中，开关S闭合后，由于电阻发生短路或者断路故障，电压表和电流表的读数都增大，则肯定出现了下列那种故障？ A、R1短路 B、R2短路 C、R3 短路 D、R1断路5、在图示的电路中，电源电压不变。闭合电键K后，灯L1、L2都发光，段时间后，其中的一盏灯突然变亮，而电压表Vl的示数变小，电压表V2的示数变大，则产生这一现象的原因是( ) (A)灯L1断路。 (B)灯Ll短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。6、如图所示的电路，电阻R3 = 4，电流表A和电压表V均为理想电表闭合开关S后，电流表示数为0.75A，电压表示数2.0V由于某种原因，电路有一只电阻发生断路现象，使电流表示数变为0.8A，电压表示数为3.2V试回答下列问题： (1) 分析判断哪一个电阻发生了断路 (2) 求电阻R1、R2的值 (3) 求电源的电动势E和内电阻r六、全电路中的电动机问题例题: 某一用直流电动机提升重物的装置,如上