第八章 恒定電流

--#-從③式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（I=0）,路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí),讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（有微弱電流）當(dāng)外電路短路時(shí)R=0,因而U=0）電流最大為Im=E/r（—般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞）電源的功率和效率。⑴功率：①電源的功率（電源的總功率PE=EI②電源的輸出功率P出=UI③電源內(nèi)部消耗的功率P=I2r⑵電源的效率:n=P=U=R（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）PeER+ror電源的輸出功率PE2R4Rr.空§邑，可見電源輸出or（R+r丄（R+rJ24r4rP]功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為p=竺。m4r例11.已知如圖，E=6V，r=4Q，R=2O.，R2的變化范圍是0?10Q。求：①電源的最大輸出功率；②R]上消耗的最大功率；③2上消耗的最大功率。解：①R2=2Q時(shí)，外電阻等于內(nèi)電阻，電源輸出功率最大為25W；②叫是定植電阻，電流越大功率越大，所城2=0時(shí)R1上消耗的功率最大為2W；③把R1也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為Q，所以，當(dāng)R2=6Q時(shí),R2上消耗的功率最大為1.5W。變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是:閉'合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、…并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例：設(shè)&增大，總電阻一定增大；由1EI=，I一定減?。挥哨?耳"U一定增大；因此U4、厶一定增R+r44大；由I=I-I4,厶、U3一定減小；由U=U-U3,U2、I2一定增大；由I1=I3-I2,i1一定減小?？偨Y(jié)規(guī)律如下：①總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；②變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；③和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（通過(guò)變化電阻的電流也通過(guò)該電阻）的看電流（即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減?。芎妥兓娮栌胁⒙?lián)關(guān)系（通過(guò)變化電阻的電流不通過(guò)該電阻）看電壓（即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大）例12.如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略.已知定值電阻=10Q,R2=8Q.當(dāng)電鍵S接位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為0.20A.那么當(dāng)電鍵S接位置2時(shí)，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值A(chǔ).0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A解：電鍵接2后，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19A.電源的路端電壓一定減小，原來(lái)路端電壓為V,所以電鍵接2后路端電壓低于2V,因此電流一定小于0.25A.所以只能選C。

例13.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)驅(qū)，內(nèi)電阻為r.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸朋從右端滑到左端時(shí),發(fā)現(xiàn)電壓表V］、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為U和4u2,小燈泡L］、L3變暗，L2變亮小燈泡L3變暗，厶、L2變亮4U1<4U24U1>4U2解：滑動(dòng)變阻器的觸朋從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。與電阻蟬聯(lián)串聯(lián)的燈泡L］、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡3電壓降低，變暗。q減小,U2增大，而路端電壓U=U］+U2減小，所以q的變化量大于U2的變化量，選BD。4.閉合電路的U-I圖象。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大小;b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）例14.如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線.若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0Q，則這只定值電阻的阻值Q?，F(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)_是W。解：由圖象可知蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為0V，由斜率關(guān)系知外電阻阻值為Q。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于Q，因此輸出功率最大為0W。滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法。在電路圖中，滑動(dòng)變阻器有兩種接法要特別引起重視：4⑴右圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程中，到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大；可以證明:A］的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。4I/U⑵右圖電路中，設(shè)路端電壓U不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭？從a端滑向b端的過(guò)程中，總電阻逐漸減??；總電流逐漸增大；RX兩端的電壓逐漸增大，電流IX也逐漸增大（這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理）滑動(dòng)變阻器r左半部的電流I/先減小后增大。I/U例］5.如圖所示，電路中ab是一段長(zhǎng)］0cm，電阻為］00Q的均勻電阻絲。兩只定值電阻的阻值分別為?］=80Q和R2=20Q。當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a端緩慢向b端移動(dòng)的全過(guò)程中燈泡始終發(fā)光。則當(dāng)移動(dòng)距離為cm時(shí)燈泡最亮，移動(dòng)距離cm時(shí)燈泡最暗。解：當(dāng)P移到右端時(shí)，外電路總電阻最小，燈最亮，這時(shí)aP長(zhǎng)］0cm。當(dāng)aP間電阻為20Q時(shí)，外電路總電阻最大，燈最暗，這時(shí)aP長(zhǎng)2cm。斷路點(diǎn)的判定。當(dāng)由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時(shí)用電壓表就可以方便地判定斷路點(diǎn)：凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無(wú)故障的；兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生了斷路。黑盒問(wèn)題。如果黑盒內(nèi)只有電阻，分析時(shí)，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始。例16.如圖所示，黑盒有四個(gè)接線柱，內(nèi)有只阻值均為6Q的電阻，每只電阻都直接與接線柱相連。測(cè)得Rab=6Q,Rac