一、電路的分析和計算
1.認清外電路上各元件的串、併聯關係,必要時需畫出等效電路圖幫助分析.要特別注意電流錶和電壓表所對應的電路.
2.閉合電路的動態分析問題
閉合電路中由於區域性電阻變化(或開關的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發生變化的問題分析的基本步驟是:
(1)認清電路,明確各部分電路的串、併聯關係及電流錶或電壓表的測量物件;
(2)由區域性電阻變化判斷總電阻的變化;
(3)由i=判斷總電流的變化;
(4)據u=e-ir判斷路端電壓的變化;
(5)由歐姆定律及串並聯電路的規律判斷各部分電路電壓及電流的變化.
3.閉合電路中的功率
(1)各部分功率關係分析
由eit=i2rt+i2rt知,ei=i2r+i2r
其中ei為電源的總功率,i2r為電源內電路消耗功率,i2r為外電路消耗功率,也是電源的輸出功率.
(2)判斷可變電阻的功率變化時,可將可變電阻以外的其他電阻均看做內阻.
例1 電動勢為e、內阻為r的電源與定值電阻r1、r2及滑動變阻器r連線成如圖1所示的電路,當滑動變阻器的觸頭由中點滑向b端時,下列說法正確的是( )
圖1a.電壓表和電流錶讀數都增大b.電壓表和電流錶讀數都減小
c.電壓表讀數增大,電流錶讀數減小 d.電壓表讀數減小,電流錶讀數增大
變式訓練1 如圖2所示電路中,電源電動勢為e,內阻為r,在平行板電容器c中恰好有一帶電粒子處於懸空靜止狀態,當變阻器r0的滑動端向左移動時,帶電粒子將( )
圖2a.向上運動 b.向下運動 c.靜止不動 d.不能確定運動狀態的變化
例2 電路圖如圖3甲所示,圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關係圖象,滑動變阻器的最大阻值為15 ω,定值電阻r0=3 ω.
(1)當r為何值時,r0消耗的功率最大,最大值為多少?
(2)當r為何值時,電源的輸出功率最大,最大值為多少?
圖3變式訓練2 如圖4所示,直流電動機和電爐併聯後接在直流電路中,電源的內阻r=1 ω,電爐的電阻r1=19 ω,電動機繞線的電阻r2=2 ω,當開關s斷開時,電源內電路消耗的熱功率p=25 w;當s閉合時,干路中的電流i=12.6 a.求:
(1)電源的電動勢e;
(2)s閉合後電動機的機械功率.
圖4二、電路故障的分析方法
電路故障一般是短路或斷路,常見的情況有導線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內部斷路、接觸不良等現象,檢查故障的基本方法有兩種.
1.儀器檢測法
(1)斷點故障的判斷:用電壓表與電源併聯,若有電壓,再逐段與電路併聯,若電壓表指標偏轉,則該段電路中有斷點.
(2)短路故障的判斷:用電壓表與電源併聯,若有電壓,再逐段與電路併聯,若電壓表示數為零,則該電路被短路,若電壓表示數不為零,則該電路沒有被短路或不完全被短路.
2.假設法
已知電路發生某種故障,尋求故障發生在何處時,可將整個電路劃分為若干部分,然後假設某部分電路發生故障,運用歐姆定律進行正向推理,推理結果若與題述物理現象不符合,則故障不是發生在這部分電路;若推理結果與題述物理現象符合,則故障可能發生在這部分電路.用此方法,直到找出全部可能發生的故障為止.
例3 某同學按圖5所示電路連線實物,閉合開關後,發現燈泡不亮.他將高內阻的電壓表併聯在a、c之間時,電壓表的讀數為u,當併聯在a、b之間時,電壓表的讀數也為u,當併聯在b、c之間時,電壓表的讀數為0,則故障可能是( )
圖5a.ab段斷路 b.bc段斷路 c.ab段短路 d.無法判定
變式訓練3 用電壓表檢查圖6電路中的故障,測得uad=5.0 v,ucd=0 v,uab=5.0 v,則此故障可能是( )
圖6a.l斷路b.r斷路
c.r′斷路d.s斷路
三、實驗
1.掌握實驗問題的基本方法,如電流錶的內、外接法,滑動變阻器的限流、分壓接法等.
2.電路設計
(1)設計原則:①安全性;②準確性;③方便性;④經濟性.
(2)設計思路
―→―→―→
例4 在「測定金屬導體的電阻率」的實驗中,待測金屬導線的電阻rx約為5 ω.實驗室備有下列實驗器材:
a.電壓表(量程3 v,內阻約為15 kω)
b.電壓表(量程15 v,內阻約為75 kω)
c.電流錶(量程3 a,內阻約為0.2 ω)
d.電流錶(量程600 ma,內阻約為1 ω)
e.滑動變阻器r1(0~10 ω,0.6 a)
f.滑動變阻器r2(0~2 000 ω,0.1 a)
g.電池e(電動勢為3 v,內阻約為0.3 ω)
h.開關s,導線若干
(1)為了提高實驗精確度,減小實驗誤差,應選用的實驗器材有填題幹中相應英文本母符號)
(2)為了減小實驗誤差,應選用圖7中______(填「(a)」、「(b)」或「「(c)」)為該實驗的電路圖,並按所選擇的電路圖把實物圖8用導線連線起來.
圖7圖8
【即學即練】
1.如圖9所示,厚薄均勻的矩形金屬薄片邊長ab=2bc.當將a與b接入電壓u(v)的電路中時,電流為i;若將c與d接入電壓為u(v)的電路中,則電流為( )
圖9a.4ib.2ic. id. i
2.如圖10所示的電路中,電源的電動勢e和內阻r恆定不變,電燈l恰能正常發光,如果變阻器的滑片向b端滑動,則( )
圖10a.電燈l變亮,電流錶的示數減小 b.電燈l變亮,電流錶的示數增大
c.電燈l變暗,電流錶的示數減小 d.電燈l變亮,電流錶的示數不變
3.如圖11所示中的圖線a是某電源的特性曲線,圖線b是電阻r的伏安特性曲線.這個電源的內阻等於______ω.用這個電源和兩個電阻串聯形成閉合電路,電源的輸出功率為________w.
圖114.如圖12所示,乙隻黑箱有a、b、c三個接線柱,已知黑箱內的電器元件只有兩個,某同學利用多用電表電壓檔測量,各接線柱間電壓均為零,利用歐姆檔依次進行6次測量,將每次紅黑錶筆的位置、測得的阻值都填入表中.
圖12試畫出黑箱中的電路圖.
參***
知識體系構建
ρ電壓u 電流i 閉合電路歐姆定律電阻二極體故障 uit i2rt u內i u外i
解題方法**
例1 a [由電路圖可知,滑動變阻器的觸頭向b端滑動時,其連入電路的阻值變大,導致整個電路的外電阻r外增大,由u=·r外=知路端電壓即電壓表的讀數變大,而r1的分壓ur1=·r1減小,故r2兩端的電壓ur2=u-ur1增大,再據i=可得通過r2的電流即電流錶的讀數增大,所以a項正確.]
變式訓練1 b
例2 見解析
解析 (1)電源的電動勢和內阻為:e=20 v,r=7.5 ω
由題圖甲分析知道,當r=0時,r0消耗的功率最大,最大為p=()2r0=()2×3 w≈10.9 w
(2)當r=r+r0時,即r=4.5 ω時,電源的輸出功率最大,最大值為
p=()2(r0+r)=()2×(3+4.5) w≈13.3 w.
變式訓練2 (1)100 v (2)571.2 w
解析 (1)s斷開時,由p=ir得:i0==a=5 a.
由閉合電路歐姆定律得:
e=i0(r1+r)=5×(19+1) v=100 v.
(2)s閉合後,內電壓u1=ir=12.6×1 v=12.6 v
故電路的路端電壓:u2=e-u1=(100-12.6) v=87.4 v.
通過電爐的電流:i1==a=4.6 a
通過電動機的電流:i2=i-i1=(12.6-4.6) a=8.0 a.
電動機消耗的熱功率:p1=ir2=8.02×2 w=128 w.
輸送給電動機的電功率:
p2=u2i2=87.4×8.0 w=699.2 w.
故電動機輸出的機械功率:p3=p2-p1=(699.2-128) w=571.2 w.
例3 a [可採用「驗證法」分析.若a對,即ab段斷路,符合題目所述的故障現象;若b對,即bc段斷路,電路中無電流,不可能有uab=u;若c對,即ab段短路,則uab=0,不合題意.]
變式訓練3 b [用「驗證法」分析,若a對,即l斷路,則uad=0,不合題意;若c對,即r′斷路,則uad=0,不合題意;若d對,即s斷路,則uad=0,也不合題意.]
例4 (1)adegh (2)(b) 實物連線如下圖所示
解析 (1)e=3 v,電壓表選a;im==0.6 a,電流錶選d;因im=0.6 a,而ir2=0.1 a,所以滑動變阻器選e.故應選用的實驗器材為adegh.
(2)r1=2rx,故為限流式接法;rx<,故採用電流錶外接法.
即學即練
1.a [設沿ab方向的橫截面積為s1,沿cd方向的橫截面積為s2,則有=,ab接入電路時電阻為r1,cd接入電路時電阻為r2,則有==,電流之比==,i2=4i1=4i.]
2.a [滑片向b端滑動,電阻r1增大,則r外增大,由i=得i減小,故電流表示數減小.r外增大,則路端電壓增大,由il=可知il增大,所以電燈l變亮,a正確.]
電流和電路章末總結與測試
一 目標與策略 明確學習目標及主要的學習方法是提高學習效率的首要條件,要做到心中有數!學習目標 串並聯電路的識別與應用 電路通路 斷路 短路狀態的判斷 電流錶的正確使用。重點難點 串並聯電路的識別與應用 電路通路 斷路 短路狀態的判斷。學習策略 對電路的識別,一定要多練習,多思考,把握其規律。二 學...
第2章章末總結
章末總結 知識點一圓錐曲線的定義和性質 對於圓錐曲線的有關問題,要有運用圓錐曲線定 題的意識,回歸定義 是一種重要的解題策略 應用圓錐曲線的性質時,要注意與數形結合思想 方程思想結合起來 總之,圓錐曲線的定義 性質在解題中有重要作用,要注意靈活運用 例1 已知雙曲線的焦點在x軸上,離心率為2,f1,...
第04章章末總結
圖1 例1 如圖1所示,小球自a點由靜止自由下落,落到b點時與彈簧接觸,到c點時彈簧被壓縮到最短,若不計彈簧質量和空氣阻力,在小球由a b c的過程中 小球的機械能守恆 小球的機械能減小 小球和彈簧組成的系統機械能守恆 小球的動能減小 a b c d 易錯分析此題往往易誤選 原因在於沒有正確理解機械...