專題八 直流電路

專題八直流電路回歸教材查缺補(bǔ)漏6．電源的幾個(gè)功率 (1)電源的總功率：P總＝EI＝I2(R＋r) (2)電源內(nèi)部消耗的功率：P內(nèi)＝I2r (3)電源的輸出功率：P出＝UI＝P總－P內(nèi)7．正弦交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式：e＝Emsinωt或e＝Emcosωt8．正弦交變電流有效值和最大值的關(guān)系9．理想變壓器及其關(guān)系式1．書(shū)寫(xiě)交變電流瞬時(shí)值表達(dá)式的基本思路 (1)確定正弦交變電流的峰值，根據(jù)已知圖象讀出或由公式Em＝nBSω求出相應(yīng)峰值． (2)明確線圈的初始位置，找出對(duì)應(yīng)的函數(shù)關(guān)系式．

如：①線圈從中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為正弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imsinωt.

②線圈從垂直中性面位置開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，則i－t圖象為余弦函數(shù)圖象，函數(shù)式為i＝Imcosωt.方法技巧熟練應(yīng)用2．高壓遠(yuǎn)距離輸電的分析方法及計(jì)算 (1)在高壓輸電的具體計(jì)算時(shí)，為條理清楚，可參考如圖1所示畫(huà)出相應(yīng)的題意簡(jiǎn)圖．圖1 (2)確定輸電過(guò)程的電壓關(guān)系、功率關(guān)系如下列表達(dá)式所示． 說(shuō)明：以下物理概念、規(guī)律的敘述中，在后面的(

)內(nèi)正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”．8．焦耳定律：電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量跟電流I的平方成正比，與電阻成正比，與通電時(shí)間成正比，即Q＝I2Rt，為普遍適用的電熱計(jì)算公式，當(dāng)通過(guò)的電流為恒定電流或已知交流的有效值亦可應(yīng)用． (

)1．記錄用電量多少的電度表的顯示值××度，其中“度”是功率單位，還是能量單位？ 提示：能量單位：1度＝1kW·h＝3.6×106J. 易混：把“度”當(dāng)做功率的單位．3．描述電源的功率有三個(gè)，它們分別是電源的總功率，電源內(nèi)部消耗的功率和電源的輸出功率：如何求解三個(gè)功率，它們之間的關(guān)系如何？如何求電源的效率？ 提示：(1)電源的三個(gè)功率及關(guān)系 ①電源的總功率P總＝EI. ②電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r. ③電源的輸出功率P出＝P總－P內(nèi)＝UI. ④三者關(guān)系：P總＝P出＋P內(nèi)，即EI＝UI＋I(xiàn)2r.易錯(cuò)：不能正確區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路中三個(gè)功率的關(guān)系及電源的效率．4．寫(xiě)出對(duì)任何電路都適用的電功和電功率的公式，如用電器是純電阻，進(jìn)一步寫(xiě)出電功和電功率的公式，若用電器為非純電阻，請(qǐng)寫(xiě)出電功和電功率的計(jì)算公式．6．直流電路的動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題的分析方法有哪些？ 提示：(1)動(dòng)態(tài)電路分析的總的原則 局部—整體—局部，在分析外電路變化時(shí)，先分析固定電路，然后分析可變電路，具體的分析流程為：

(2)分析局部電路電阻變化時(shí)幾個(gè)常用的規(guī)律①并聯(lián)電路并聯(lián)支路增多，則并聯(lián)總電阻減?。诓⒙?lián)電路任意一個(gè)支路的電阻增大(或減小)，則并聯(lián)總電阻增大(或減小)．③滑動(dòng)變阻器總阻值變化可采用特殊值法和極限法．(3)分析路端電壓變化時(shí)，可以把內(nèi)外電路等效為內(nèi)外電阻串聯(lián)．電壓與電阻成正比，內(nèi)電阻不變，外電阻增大，則路端電壓增大．若變化的為并聯(lián)部分電路，并聯(lián)部分任意一個(gè)電阻增大(或減小)，則并聯(lián)總電阻增大(或減小)，外電阻增大(或減小)，路端電壓和并聯(lián)部分電壓增大(或減小)．若變化的為串聯(lián)部分電路，串聯(lián)電阻增大(或減小)，則路端電壓和串聯(lián)部分電壓增大(或減小)．易錯(cuò)：電路結(jié)構(gòu)分析不清引起錯(cuò)誤．7．簡(jiǎn)化電路的原則和主要方法有哪些？ 提示：(1)電路圖的簡(jiǎn)化原則 ①無(wú)電流的支路除去．②電勢(shì)相等的各點(diǎn)合并．③理想導(dǎo)線任意長(zhǎng)短．④理想電流表可以視為短路，理想電壓表可視為斷路．⑤電容器穩(wěn)定時(shí)可以視為斷路．

(2)電路圖的簡(jiǎn)化方法 ①電流分支法 先將各節(jié)點(diǎn)用字母標(biāo)上，判斷各支路元件的電流方向(若無(wú)電流，可假設(shè)在總電路兩端加上電壓后判定)，按電流流向，自左到右將各元件、結(jié)點(diǎn)、分支逐一畫(huà)出，加工整理即可．②等勢(shì)點(diǎn)排列法標(biāo)出節(jié)點(diǎn)字母，判斷出各節(jié)點(diǎn)電勢(shì)的高低(電路無(wú)電壓時(shí)可先假設(shè)加上電壓)，將各節(jié)點(diǎn)按電勢(shì)高低自左到右排列，再將各節(jié)點(diǎn)間的支路畫(huà)出，然后加工整理即可．注意以上兩種方法常常結(jié)合使用．③滑動(dòng)變阻器的等效處理滑動(dòng)變阻器在電路中起改變電流的作用，在電路計(jì)算中，一般把它當(dāng)做兩個(gè)電阻分開(kāi)進(jìn)行處理．④電動(dòng)機(jī)的等效處理如圖1所示，電動(dòng)機(jī)是一種非純電阻性用電器，它把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能和熱能．在電路計(jì)算中，常把電動(dòng)機(jī)等效為阻值等于其內(nèi)阻的電阻rD和無(wú)電阻的轉(zhuǎn)動(dòng)線圈串聯(lián)而成的器件，電流通過(guò)rD時(shí)電能轉(zhuǎn)化為熱能，而線圈把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．⑤無(wú)電流通過(guò)的電阻的等效處理在電路中，當(dāng)通過(guò)某一電阻的電流為零時(shí)，則它兩端的電壓為零，即電阻兩端的電勢(shì)相等，可把這樣的電阻去掉．易錯(cuò)：常見(jiàn)電學(xué)儀表和電學(xué)元件的等效處理．圖18．在如圖2所示的U-I圖象中，可得到哪些物理信息？ 提示：(1)對(duì)電源有：U＝E－Ir，如題圖中a線．

(2)對(duì)定值電阻有：U＝IR，如題圖中b線．(3)說(shuō)明：①圖中a線常用來(lái)分析測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．b線可用于求定值電阻的阻值，即b線的斜率等于定值電阻的阻值．②圖中矩形OABD、OCPD和ABPC的“面積”分別表示電源的總功率、輸出功率和內(nèi)電阻消耗的功率．③a線與b線的交點(diǎn)P(I、U)表示電源E和定值電阻R連成閉合電路時(shí)的工作狀態(tài)．易錯(cuò)：對(duì)U-I圖象的意義不明確，不能把U＝E－Ir和U＝IR聯(lián)系起來(lái)求解問(wèn)題．9．含電容器的電路分析與計(jì)算應(yīng)注意哪些問(wèn)題． 提示：在直流電路中，當(dāng)電容器充(放)電時(shí)，電路里有充(放)電電流．一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件，在電容器處電路可看做是斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它．簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可接在相應(yīng)的位置上．分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)：

(1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò)，所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓．(2)當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等．(3)電路的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充(放)電．如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電．易錯(cuò)：不會(huì)求解電容器兩極板間的電壓．10．如何分析電路的故障？ 提示：電路故障一般是短路或斷路，常見(jiàn)的情況有導(dǎo)線斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象，檢查故障的基本方法有兩種．

(1)儀表檢測(cè)法 ①電壓表是由靈敏電流計(jì)G和分壓電阻R0串聯(lián)組成的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3甲所示．圖3②用電壓表檢測(cè)如圖乙所示，合上開(kāi)關(guān)S，若電壓表示數(shù)等于電源電壓，說(shuō)明電路中有電流通過(guò)電壓表，電路為通路(電壓表作為一個(gè)大電阻把開(kāi)關(guān)和電源接通了)，則開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線不斷路，燈L斷路即故障所在．(2)假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理．推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路，若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能發(fā)生在這部分電路．直到找出發(fā)生故障的全部可能為止，亦稱排除法．易錯(cuò)：用電壓表檢測(cè)時(shí)，不會(huì)分析電路結(jié)構(gòu)的變化.

猜想一對(duì)部分電路基本概念和基本規(guī)律的考查命題依據(jù)：分析近三年的各地高考試題可知，部分電路歐姆定律、電阻定律、串聯(lián)電路的規(guī)律主要以選擇題和實(shí)驗(yàn)題的形式考查．偶爾考查的基本物理量和基本規(guī)律．主要有：電流、電阻、電壓、電動(dòng)勢(shì)、電功和電功率、焦耳定律等，考查難度中等．預(yù)測(cè)在2014年高考中，本考點(diǎn)內(nèi)容將結(jié)合STS融合在選擇題、實(shí)驗(yàn)題或計(jì)算題中．下面設(shè)計(jì)的考題是以生活中廣泛使用的鋰離子電池充電為背景來(lái)考查考生的基本能力，該題具有較強(qiáng)的預(yù)測(cè)性．試題設(shè)計(jì)1．鋰電池因能量高、環(huán)保、無(wú)污染而廣泛使用在手機(jī)等電子產(chǎn)品中．現(xiàn)用充電器為一手機(jī)鋰電池充電，等效電路如圖4所示，充電器電源的輸出電壓為U，輸出電流為I，手機(jī)電池的內(nèi)阻為r，下列說(shuō)法正確的是 (

)．答案AC猜想二對(duì)電路分析的考查命題依據(jù)：分析近三年的高考試題可知，直流電路的分析與計(jì)算試題在高考中考查的形式可分為兩大類：定性分析與定量計(jì)算．定性分析以電路的動(dòng)態(tài)分析為主，由電路結(jié)構(gòu)的變化或電阻的變化，根據(jù)兩個(gè)歐姆定律確定電路中各部分的電流、電壓與功率等電學(xué)量的變化．定量計(jì)算則主要是功率的求解，所涉及的電路可以是純電阻電路，也可以是非純電阻電路，線性電阻和非線性電阻的分析與計(jì)算．預(yù)測(cè)2014年閉合電路動(dòng)態(tài)變化問(wèn)題和實(shí)驗(yàn)中的故障分析仍是高考的命題熱點(diǎn)．下面設(shè)計(jì)的考題以直流電路的動(dòng)態(tài)變化為背景，全面地考查了部分電路歐姆定律、閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的基本特點(diǎn)等知識(shí)，還考查了電容器的相關(guān)知識(shí)，對(duì)預(yù)測(cè)明年的高考命題起重要作用．試題設(shè)計(jì)2．如圖5所示，電流表、電壓表的示數(shù)分別為I、U，在滑動(dòng)變阻器R1的滑片向右移動(dòng)的過(guò)程中，電流表、電壓表示數(shù)變化量的絕對(duì)值分別為ΔI、Δ