2019版高中物理第二章恒定電流本章整合課件新人教版選修3_1.pptx

本章整合,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,專題一 含電容器電路的分析與計(jì)算 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作是斷路,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),可再接在相應(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):,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,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,電容器將通過與它連接的電路放電。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,【例1】 阻值相等的四個(gè)電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時(shí),電容器所帶的電荷量為Q1;閉合開關(guān)S,電流再次穩(wěn)定后,電容器所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為( ),專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,解析:S斷開時(shí)等效電路圖如圖甲所示。,答案:C,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,專題二 閉合電路的功率問題 1.用電器的目的不同:純電阻用電器是以發(fā)熱為目的,例如電爐、電熨斗、電烙鐵、白熾燈泡等,它們的電功等于電熱;非純電阻用電器是以轉(zhuǎn)化為熱能以外的其他形式的能為目的,發(fā)熱只是不可避免的熱能損失,例如電動(dòng)機(jī)、電解槽、日光燈等,它們的電功大于電熱,有W=Q+E。 2.電源輸出功率的特點(diǎn) (1)外電路電阻越接近內(nèi)阻,輸出功率越大。 (2)可變電阻越接近包括內(nèi)阻及其他電阻的總和,它消耗的功率越大。 3.非純電阻電路問題 分清不同情況下的電能轉(zhuǎn)化的方向,然后確定計(jì)算的公式,理順熱功率、輸出功率、電功率、效率幾個(gè)物理量之間的關(guān)系。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,【例2】 如圖所示,直流電動(dòng)機(jī)和電爐并聯(lián)后接在直流電源上,電源的內(nèi)阻r=1 ,電爐的電阻 R1=19 ,電動(dòng)機(jī)線圈的電阻R2=2 ,當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電源內(nèi)電路消耗的熱功率P=25 W;當(dāng)S閉合時(shí),干路中的電流I=12.6 A。求: (1)電源的電動(dòng)勢(shì)E。 (2)S閉合后電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,由閉合電路歐姆定律得 E=I0(R1+r)=5(19+1) V=100 V。 (2)開關(guān)S閉合后,內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir=12.6 V 路端電壓U=E-U內(nèi)=(100-12.6) V=87.4 V,電動(dòng)機(jī)工作時(shí),消耗的電功率 P2=UI2=87.48.0 W=699.2 W 電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率 P3=P2-P1=(699.2-128) W=571.2 W。 答案:(1)100 V (2)571.2 W,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,專題三 對(duì)電路中電流表、電壓表的處理 1.電表可看作理想電表時(shí)的處理技巧 理想電流表的內(nèi)阻可看作為零,理想電壓表的內(nèi)阻可看作無窮大。如果有理想電表接入電路,可先把該電表除去,凡電壓表處除去即可(看作斷路),凡電流表處用導(dǎo)線替代(看作短路);在進(jìn)行電路結(jié)構(gòu)分析或畫好等效電路后,再按電表所測(cè)的對(duì)象把電表接入電路。 電路中的滑動(dòng)變阻器,一般可以把它當(dāng)作兩個(gè)可變電阻來處理。 2.電表不能看作理想電表時(shí)的處理技巧 在這種情況下,要考慮到電表內(nèi)阻對(duì)原電路的影響,可把電流表和電壓表分別看作能顯示出電流值或電壓值的電阻。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,【例3】如圖甲所示,電壓表V1、V2串聯(lián)接入電路中時(shí),示數(shù)分別為6 V和4 V,當(dāng)只有電壓表V2接入電路中時(shí),如圖乙所示,示數(shù)為9 V,電源的電動(dòng)勢(shì)為( ) A.9.8 V B.10 V C.10.8 V D.11.2 V,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,解析:設(shè)V2的內(nèi)阻為R2,根據(jù)閉合電路歐姆定律,答案:C,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,專題四 電路故障的分析 1.故障特點(diǎn) (1)斷路特點(diǎn):電路中發(fā)生斷路,表現(xiàn)為電源電壓不為零而電流為零。若外電路中無用電器的任意兩點(diǎn)間電壓不為零,則這兩點(diǎn)間有斷點(diǎn),而這兩點(diǎn)與電源連接部分無斷點(diǎn)。 (2)短路特點(diǎn):電路中發(fā)生短路,表現(xiàn)為有電流通過電路而電壓為零。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,2.故障的分析方法 這類題目要從已知條件出發(fā),進(jìn)行嚴(yán)密的推理,找出故障的原因。具體分為兩種方法: (1)儀器檢測(cè)法: 斷點(diǎn)故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表指針偏轉(zhuǎn),則該段電路中有斷點(diǎn)。 短路故障的判斷:用電壓表與電源并聯(lián),若有電壓,再逐段與電路并聯(lián),若電壓表示數(shù)為零,則該電路被短路;若電壓表示數(shù)不為零,則該電路沒有被短路或不完全被短路。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,(2)假設(shè)法: 已知電路發(fā)生某種故障,尋求故障發(fā)生在何處時(shí),可將整個(gè)電路劃分為若干部分,然后假設(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。用此方法,直到找出發(fā)生故障的全部可能為止。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,【例4】在如圖所示的電路中,閉合開關(guān)S后,燈L1、L2都發(fā)光。后來由于某種故障使燈L2突然變亮(未燒壞),電壓表的讀數(shù)增大,由此可推斷,這故障可能是( ) A.電阻R1斷路 B.電阻R2短路 C.燈L1兩接線柱間短路 D.電阻R2斷路,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,解析:因?yàn)殡妷罕淼淖x數(shù)增大,所以路端電壓增大,電源內(nèi)阻上的電壓減小,說明總電流減小,電路的總電阻增大。 若電阻R1斷路,會(huì)導(dǎo)致總電阻增大,總電流減小,而此時(shí)燈L2兩端的電壓會(huì)減小,致使燈L2變暗,故選項(xiàng)A錯(cuò)。 若電阻R2短路,燈L2將不亮,選項(xiàng)B錯(cuò)。 若燈L1兩接線柱間短路,電路的總電阻減小,總電流增大,電壓表的讀數(shù)減小,不符合題意,選項(xiàng)C也錯(cuò)。 若電阻R2斷路,電路的總電阻增大,總電流減小,電壓表的讀數(shù)增大,符合題意。而總電流減小,導(dǎo)致內(nèi)電壓和燈L1、R1并聯(lián)部分電壓減小,燈L2兩端電壓增大,燈L2變亮。故選項(xiàng)D對(duì)。 答案:D,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,專題五 電路設(shè)計(jì)和儀器選擇及實(shí)物圖的連接 在有關(guān)恒定電流的實(shí)驗(yàn)中,常常要求測(cè)電阻的阻值、測(cè)導(dǎo)體的電阻率、測(cè)用電器的電功率、測(cè)定電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻等。這些待測(cè)量的值的測(cè)定,往往都要測(cè)待測(cè)元件的電壓和電流,所以對(duì)待測(cè)元件的電壓和電流的測(cè)量也就成了最基本的測(cè)量。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,1.電路設(shè)計(jì) 要完成一個(gè)測(cè)量實(shí)驗(yàn),必須進(jìn)行電路設(shè)計(jì),而電路往往分供電的主電路及測(cè)量電路兩部分。 (1)供電主電路。 供電主電路一般由電源和滑動(dòng)變阻器按一定的連接方式組成,滑動(dòng)變阻器在供電電路中有兩種連接方式:限流式和分壓式(如圖)。限流式可省一個(gè)耗電支路,分壓式電壓調(diào)節(jié)范圍大,應(yīng)根據(jù)需要選用。請(qǐng)注意以下三點(diǎn):,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,要求負(fù)載上電壓或電流變化范圍較大,且從零開始連續(xù)可調(diào),須用分壓式接法。 負(fù)載電阻的阻值Rx遠(yuǎn)大于變阻器的總電阻R,須用分壓式接法。 負(fù)載電阻的阻值Rx小于變阻器總電阻R或相差不多,且電壓、電流變化不要求從零調(diào)節(jié)時(shí),可采取限流式接法。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,(2)測(cè)量電路。 測(cè)量電路有兩種接法:電流表內(nèi)接法和外接法。為了減小誤差,可以根據(jù)下面方法確定是內(nèi)接法還是外接法。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,(3)便于操作的原則,選用滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)考慮對(duì)外供電電壓的變化范圍既能滿足實(shí)驗(yàn)要求,又便于調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器時(shí)應(yīng)可使用滑動(dòng)變阻器大部分電阻線,否則不便于操作。,2.實(shí)驗(yàn)儀器選用 儀器的選擇一般遵從以下三個(gè)原則: (1)安全的原則,通過電源和電阻的電流不能超過其允許的最大電流。 (2)準(zhǔn)確的原則,選用電表量程應(yīng)盡可能減小測(cè)量值的相對(duì)誤差,電壓表、電流表在使用時(shí),要盡可能使指針接近滿刻度的中間量程,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,選擇儀器的一般步驟: (1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路; (2)根據(jù)電路選擇滑動(dòng)變阻器; (3)選定電源,選擇電壓表和電流表以及所用的量程。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,3.實(shí)物圖的連接 (1)實(shí)物圖連接的方法與步驟 畫出實(shí)驗(yàn)電路圖。 分析各元件連接方式,明確電表量程。 畫線連接各元件,一般先從電源正極開始,到開關(guān),再到滑動(dòng)變阻器等,按順序以單線連接方式將主電路中要串聯(lián)的元件依次串聯(lián)起來,再將要并聯(lián)的元件并聯(lián)到電路中,即“先串后并”。 連好實(shí)物圖后,再與原電路圖進(jìn)行對(duì)照,檢查是否有誤。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,(2)實(shí)物圖連接的注意事項(xiàng)。 連接過程中連線不能交叉,所有連線必須連接到接線柱上。 連接電表應(yīng)注意量程選用正確,正、負(fù)接線柱不要接錯(cuò),即電壓表并聯(lián)、電流表串聯(lián)接入電路中,且電流從電表的正接線柱流入,負(fù)接線柱流出。 開關(guān)必須能控制整個(gè)電路,即開關(guān)斷開后,電路便無電流輸出,電路中電壓表和電流表均應(yīng)指零。,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,【例5】 有一個(gè)電阻R,其阻值大約在4050 之間,現(xiàn)要進(jìn)一步測(cè)量其電阻,供選擇的器材如圖所示:,專題一,專題二,專題三,專題四,專題五,電源E(電動(dòng)勢(shì)12 V,內(nèi)阻為0.5 ); 電壓表(03 V、015 V,內(nèi)阻約10 k); 電流表(00.6 A、03 A,內(nèi)阻約1 ); 滑動(dòng)變阻器R1(阻值010 ,額定電流2 A); 滑動(dòng)變阻器R2(阻值01 700 ,額定電流0.3 A);