電路的基本規(guī)律及其應(yīng)用.ppt

一、電源的電動勢 1定義：非靜電力把正電荷從電源負極移送到正極所做的 功和移送 的比值,2公式表達：E 3物理意義：反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng) 大小的物理量，在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷在 電源內(nèi)部從 移送到 所做的功,電荷量,負極,正極,二、歐姆定律 1內(nèi)容：導體中的電流跟導體兩端的電壓成 ，跟導體 的電阻成 ,2公式表達： .,3適用條件：適用于金屬導體導電和電解質(zhì)溶液導電，用 于 電路,正比,反比,純電阻,三、閉合電路的歐姆定律 1閉合電路 (1)組成,內(nèi)電路： 的電路, 內(nèi)電阻所降落的電 壓稱為 . 外電路： 的電路,其兩端電壓稱為外 電壓或路端電壓.,電源內(nèi)部,內(nèi)電壓,電源外部,(2)內(nèi)、外電壓的關(guān)系：E .,U外U內(nèi),2閉合電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成 ，跟內(nèi)、 外電路的電阻之和成 (2)公式,正比,反比,I= （只適用于純電阻電路） E= （適用于任何電路）,U外+U內(nèi),3路端電壓與外電阻的關(guān)系 (1)一般情況：根據(jù)UIR R 可知，當R增大 時，U (2)特殊情況,增大,外電路斷路時，R為無窮大，I=0，U= . 外電路短路時，R=0，U=0，I= .,E,4路端電壓跟電流的關(guān)系 (1)關(guān)系式：U . (2)UI圖象如圖721所示 圖中直線的斜率表示 大小，直線與縱軸的交點的縱坐標表示電源 的大小 當r0(理想電源)時，路端電壓不隨電流的變化而變化，此時U外E.,電源內(nèi)阻,電動勢,EIr,圖721,5閉合電路中的功率 EIIU外I2r，EI是電源的 ，UI是 的功率，I2r是電源內(nèi)阻的功率,總功率,外電路,對于UI圖象中縱軸不從零開始的情況，直線與縱軸交點的縱坐標仍表示電源的電動勢，直線的斜率仍為電源的內(nèi)阻，但內(nèi)阻并不等于縱軸和橫軸的截距之比,四、串、并聯(lián)電路 1串、并聯(lián)電路的特點,相等,相等,倒數(shù),倒數(shù),電阻,2幾個有用的結(jié)論 (1)串聯(lián)電路的總電阻 電路中任意一個電阻，電路中任意 一個電阻值變大或變小時，串聯(lián)的總電阻 (2)并聯(lián)電路的總電阻 電路中任意一個電阻，任意一個電 阻值變大或變小時，電路的總電阻變大或變小,大于,變大或變小,小于,在求兩個電阻R1和R2的并聯(lián)電阻時，可直接利用R總 計算，但涉及三個電阻R1、R2和R3并聯(lián)時，R總 ，應(yīng)用 來求,1電源的總功率 P總EIP內(nèi)P外I2(Rr) 2電源的內(nèi)耗功率 P內(nèi)I2rP總P出 3電源的輸出功率 P出UII2R,4電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系 如圖722所示： P出I2R (1)當Rr時，電源的輸出功率最大， Pm (2)當R向接近r阻值的方向變化時，P出增大；當R向遠離r阻值的方向變化時，P出減小,圖722,5電源的效率 100% 100% 100% R越大，越大，當Rr時，P外最大，50%.,1當電源的輸出功率最大時，效率并不是最大，只有 50%.當R時，100%，但此時P出0，無實際 意義 2對于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同,1關(guān)于閉合電路的性質(zhì)，下列說法正確的是 ( ) A外電路斷路時，路端電壓最大 B外電路短路時，電源的功率最大 C外電路電阻變大時，電源的輸出功率變大 D不管外電路電阻怎樣變化，其電源的內(nèi)、外電壓 之和保持不變,解析：由閉合電路歐姆定律可知：EU外U內(nèi)，當外電路斷路時，即I0，此時U外E，路端電壓最大；外電路短路時，電路中電流最大，此時，電源的功率也最大；電源的輸出功率，即外電路消耗的功率PI2R ，只有當Rr時，電源的輸出功率最大，故A、B、D正確，C錯誤,答案：ABD,1電路的動態(tài)分析問題是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻 器滑片的滑動等造成電路結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，一處變化又引起了一系列的變化，對它們的分析要熟練掌握閉合電路歐姆定律，部分電路歐姆定律，串、并聯(lián)電路中電壓和電流的關(guān)系,2分析這類問題的一般步驟是： (1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化 (2)根據(jù)局部電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總 ，確定電路的總電流 如何變化,(4)由U內(nèi)I總r確定電源的內(nèi)電壓如何變化 (5)由U外EU內(nèi)確定電源的外電壓如何變化 (6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如 何變化 (7)確定支路兩端的電壓如何變化以及通過各支路的電流如何 變化 由以上步驟可以看出，解決此類問題，基本思路是“局部整體局部”，同時要靈活地選用公式，每一步推導都要有確切的依據(jù),電路的動態(tài)分析問題還可以用極限法來分析，即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論,2.如圖723所示，電源 內(nèi)阻不可忽略，已知R1為半導 體熱敏電阻，而熱敏電阻的阻 值隨溫度的升高而變小，R2為 錳銅合金制成的可變電阻，當 發(fā)現(xiàn)燈泡L的亮度逐漸變暗時，可能的原因是( ) AR1的溫度逐漸降低 BR1受到可見光的照射 CR2的阻值逐漸增大 DR2的阻值逐漸減小,圖723,解析：燈泡L的亮度變暗，說明流過燈泡的電流減小，其原因可能是R1的阻值增大或R2的阻值減小引起的，半導體熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，故可能的原因是R1的溫度降低或R2的阻值減小，A、D正確，B、C錯誤,答案：AD,1電路的簡化：把電容器處的電路作為斷路，簡化電路時 可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補上 2電路穩(wěn)定時電容器的處理方法：電路穩(wěn)定后，與電容器 同支路的電阻相當于導線 3電壓變化帶來的電容器的變化：電路中電流、電壓的變 化可能會引起電容器的充、放電,4含源電路的處理方法：在直流電路中，如果串聯(lián)或并聯(lián) 了電容器應(yīng)該注意，在與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流，所以電阻不起降低電壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差，如果電容器與電源并聯(lián)，電路中有電流通過電容器兩端的充電電壓不是電源電動勢E，而是路端電壓U.,求解電容器問題，首先弄清電路結(jié)構(gòu)，找出電容器兩極板的電勢的高低，并由此判斷出極板上的帶電性質(zhì)由閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律以及串并聯(lián)的規(guī)律找出極板兩端電壓，從而得到所帶電荷量的數(shù)值該類問題可以和電容器的動態(tài)分析、帶電粒子在電場中的運動結(jié)合起來進行考查,3(2010鹽城調(diào)研)如圖724所 示的電路中，在開關(guān)剛閉合到 電路中電流穩(wěn)定的這段時間內(nèi)， 下列關(guān)于各元件上電流或電壓 的說法中正確的是 ( ) AR1和R2上的電流一直增大，R3上的電流一直減小 BR1和R2上電流一直減小，R3上電流一直增大 C三個電阻上的電流都一直增大 D三個電阻上的電流都一直減小,圖724,解析：在開關(guān)剛閉合時，電容器充電，電容器對電流的阻礙作用很小，通過電阻R1、R2的電流較大，通過電阻R3的電流為零，電路中電流穩(wěn)定時，電容器充電完畢，電容器相當于斷路在開關(guān)剛閉合到電路中電流穩(wěn)定的這段時間內(nèi)，R1和R2上的電流一直減小，R3上的電流一直增大，A、C、D錯誤，B正確,答案：B,(2010云浮模擬)在某控制電路中，需要連成如圖725所示的電路，主要由電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動變阻器)R連接而成，L1、L2是紅、綠兩個指示燈，當電位器的觸頭由弧形碳膜的中點逆時針滑向a端時，下列說法中正確的是 ( ),圖725,AL1、L2兩個指示燈都變亮 BL1、L2兩個指示燈都變暗 CL1變亮，L2變暗 DL1變暗，L2變亮,思路點撥 本題可采用“局部整體局部”的思路進行分析：,課堂筆記 當電位器的觸頭由弧形碳膜的中點逆時針滑向a端時，電位器接入電路的電阻減小，根據(jù)串、并聯(lián)電路特點可知電路中總電阻減小，由閉合電路歐姆定律可得干路電流增大，內(nèi)阻分擔電壓增大，路端電壓減小，L1燈變暗，通過其電流減小；由U1I2R1及I2II1可知R1分擔電壓增大，L2及R2兩端電壓減小，L2功率減小而變暗，選項B正確,答案 B,不能正確分析電路中電阻的連接，認為滑動變阻器連入電路的有效電阻為下半部分，從而導致錯選A，還有認為R1支路電流增大，所以L2燈變亮而錯選D.,如圖726所示的電路中，E10 V，R14 ，R26 ，電池內(nèi)阻不計，C1C230 F.先閉合開關(guān)S，待電路穩(wěn)定后再斷開S，求斷開S后通過電阻R1的電荷量,圖726,思路點撥 解答本題時，應(yīng)注意以下三點： (1)S閉合前、后，計算C1、C2上的電壓，并判斷極板極性是否變化； (2)計算S閉合前后C1、C2上電量的變化量Q1、Q2； (3)流過R1的總電荷量QQ1Q2.,課堂筆記 S閉合時，I 1 A，UC1IR26 V 由于C2被S短路，其兩端電壓UC20. S斷開并穩(wěn)定后，由于電路中無電流，故UC1UC2 10 V. 電容器C2上增加的電荷量為：,Q2C(UC20)3010610 C3104 C. 電容器C1上增加的電荷量為： Q1C(UC1UC1)301064 C1.2104 C. 通過R1的電荷量 QQ1Q24.2104 C.,答案 4.2104 C,在分析電路中含有電容器的問題時，首先要分析電路的連接情況，確定電容器兩端的電壓與哪個電阻元件兩端的電壓相等，然后再由C 進行計算；如果因開關(guān)斷開 (或閉合)改變了電路的連接方式，這時要重新分析電容器的電壓，并注意極板極性是否變化.,(17分)(2010遼陽模擬)在如圖727所示的電路中，R12 ，R2R34 ，當開關(guān)S接a時，R2上消耗的電功率為4 W，當開關(guān)S接b時，電壓表示數(shù)為4.5 V，試求：,圖727,(1)當開關(guān)S接a時，通過電源的電流和電源兩端的電壓； (2)當開關(guān)S接b時，電源的電動勢和內(nèi)電阻； (3)當開關(guān)S接c時，通過R2的電流,思路點撥 當開關(guān)接不同的觸點a、b、c時，電阻R1、R2、R3的連接方式發(fā)生了變化，搞清它們之間的連接方式是解題的前提和關(guān)鍵,解題樣板 (1)當S接a時，R1被短路，外電阻為R2，根據(jù)電功率公式可得 通過電源的電流I1 1 A(2分) 電源兩端的電壓U1 4 V(2分) (2)當S接a時，有EU1I1r4r(2分) 當S接b時，R1和R2串聯(lián)，R外R1R26 (1分),通過電源的電流I2 0.75 A(1分) 這時有：EU2I2r4.50.75r(2分) 解式得：E6 V r2 (2分) (3)當S接c時，R總R1rR236 (1分) 總電流I3E/R總1 A(2分) 通過R2的電流I I30.5 A(2分),答案 (1)1 A 4 V (2)6 V 2 (3)0.5 A,(1)不能正確判斷本題電路中因開關(guān)S的觸點位置變化導致 電阻連接方式的變化是失誤的主要原因 (2)不能靈活應(yīng)用一些基本公式，如PI2R、P 、E UIr等造成計算繁瑣,1下列關(guān)于電源電動勢的說法中正確的是 ( ) A在某電池的電路中，每通過2 C的電荷量，電池提供的 電能是4 J，那么這個電池的電動勢是0.5 V B電源的路端電壓增大時，其電源的電動勢一定也增大 C無論內(nèi)電壓和外電壓如何變化，其電源的電動勢一定 不變 D電源的電動勢越大，電源所能提供的電能就越多,解析：由E 有E2 V，則A項錯誤；電源的電動勢與外電路無關(guān)，只由電源自身的性質(zhì)決定，則B項錯誤，C項正確；電源的電動勢大，所提供的能量不一定大，決定于通過電源的電流，則D項不正確,答案：C,2兩個相同的電阻R，將它們串聯(lián)后接在電動勢為E的電源上， 通過一個電阻的電流為I；若將它們并聯(lián)后仍接在該電源上，通過一個電阻的電流仍為I，則電源的內(nèi)阻為 ( ) A4R BR C. D無法計算,解析：當兩電阻串聯(lián)接入電路中時：I 當兩電阻并聯(lián)接入電路中時I 由以上兩式可得：rR，故選項B正確,答案：B,3在電源一定的電路里，下面說法正確的是 ( ) A外電阻增加一倍，路端電壓也增加一倍 B電源電動勢等于內(nèi)電壓與外電壓之和 C外電路短路時，路端電壓等于電源電動勢 D路端電壓一定大于內(nèi)電壓,解析：由U外 R可知，當R變?yōu)樵瓉淼膬杀稌r，路端電壓要小于原來的兩倍，故選項A錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律EU內(nèi)U外，可知B正確；當外電路短路時，U外0，C錯誤；U外IR，U內(nèi)Ir，R與r關(guān)系未知，故D錯誤,答案：B,4(2009廣東高考)圖728所示是一實驗電路圖在滑動觸 頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是 ( ) A路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大 C電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大,圖728,解析：滑動觸頭由a滑向b的過程中，總電阻變小，D錯誤；干路電流變大，路端電壓變小，A正確；內(nèi)阻消耗功率變大，C錯誤；定值電阻R3上電壓降低，電流表示數(shù)變小，B錯誤,答案：A,5(2010寧波模擬)如圖729所 示，AD、BC為兩根平行且相同 的均勻電阻絲，EF為另一根電 阻絲，其電阻為R，它可以在 AD、B