《電路分析及計算》專題(好)

1、精品文庫 專題五電路分析及計算 【內(nèi)容要點】 本專題的重點是閉合電路歐姆定律和串、并聯(lián)電路的特點，難點是電路的識別和電路變 化的分析，在電路的分析和計算時，要注意以下幾個問題： 1.電路的表征量 E、r、R E和r是不變的，最活躍的是 R。當電路中某一部分 電壓和功率都將重新分配。 在電路的分析和計算時，一般認為 電阻發(fā)生變化時，整個電路各部分的電流、 h 2關(guān)于電阻串、并聯(lián)的規(guī)律 總是隨其中任一電阻的增大而增 (1) 串、并聯(lián)混合電路的總電阻， 大、減小而減小。 (2) 分壓器電路的阻值： 如圖1所示，Ri和R2組成分壓器電路。當 RAp減小時，總電 Ri的串聯(lián)部分阻值RAp增大時，總電阻R

2、Ab增大; 阻RAb減小。 路。 端, 小, (3)雙臂環(huán)路的阻值：如圖2所示，由Ri、 當ARP支路和AF2P支路總阻值相等時, 使某一支路阻值最小時，Rab最小。 3.閉合電路中E、R總、I總、U端的關(guān)系 (1) E U 端0 斷路時：R總7m, U端-E E J7 U 端-E I 總 r t 4.部分電路中 (1)任一電阻 該電阻兩端電壓 R2禾口 R組成雙臂環(huán) Rkb最大；當P滑到某 短路時：R總70, U端=0 反之，R總I總匸7 U端J R1 總- R總+r R、I、U的關(guān)系 R的阻值增大(電路中其余電阻不變)，必將引起該電阻中電流 Ii的減 Ui的增大。反之亦然。 歡迎下載5 (

3、2)任一電阻 I并的增大，與之串聯(lián) R的阻值增大，必將引起與之并聯(lián)的支路中電流 的各電阻電壓 U串的減小，反之亦然。 Iji并 U串J 5電路變化的分析方法 電路的變化分析就是根據(jù)閉合電路或部分電路的歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，分析 電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電流、電壓和功率的變化情況。 基本思路是“部分7整體7部分”，即首先從阻值變化的部分入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判 知R總的變化情況，再根據(jù)閉合電路歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后再根據(jù)部分電 路歐姆定律和串、并聯(lián)的特點判知各部分電流、電壓和功率的變化情況。具體過程是： R分T R總T 1總T U端T , 如圖3所示，當滑

4、動片P向下滑動時，用“f”表示增大，用“廠表示減小，用“7” 表示因果，其分析過程如下。 P下滑： tR3 tR 總 T I 總匚 y 5Tl2 Tl3 J 6. 理解電流表和電壓表在電路中的作用 理想情況：電表內(nèi)阻 Ra=O、Rv=s,對電路無影響，在分析和計算時，常將電流表視為 短路，將電壓表視為斷路。 實際情況：把內(nèi)阻 Ra串入電路，把 Rv并入電路。 7. 含有電容器電路的分析與計算方法 電容器是一個儲存電能的元件。在直流電路中，當電容器充、放電時，電路里有充、放 電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)， 電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器 是理想的、不漏電的情況)的元件，在電容

5、器處的電路可看作是斷路，簡化電路時可去掉它。 簡化后若要求電容器所帶的電荷量時，可在相應的位置補上。 分析和計算含有電容器的直流 電路時，需注意以下幾點： (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無電壓降， 因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓。 (2) 當電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電 壓相等。 (3) 電路中的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(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，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電。 對含有電容器的電路計算應給予充分重視，解決這類問題，要認清電容器與誰并聯(lián)，

6、 電 容器的極板間電壓等于電路中哪兩點間的電壓；當電路變化時，極板間電壓怎樣變化， 帶電 量如何變化，是充電還是放電，充放電電流通過的是哪個回路等。 電源的內(nèi)部損耗 R=r時，電源輸出功率最大 圖4 9. 有關(guān)電功率的幾個問題 有關(guān)電源的功率有以下幾種：電源的轉(zhuǎn)化功率，即電源功率： 2 功率：P內(nèi)=1 r;電源的輸出功率：P出=P P內(nèi)=IU ;電源的效率： n =出 X 100%丄 X ioo%j X 100%(純電阻電路)。 PER+r 電源的輸出功率曲線如圖所示，當 Pmax=J。當R r和RV r時，電源有可能輸出相同的功率。 4r 匚2 用電器在額定電壓下消耗的電功率叫額定功率，P額

7、=1額U額。用電器在實際電壓下消耗 的電功率叫實際功率，P實=1實U實。實際功率不一定等于額定功率。 用電器的電功率為 P=UI，電流的發(fā)熱功率為 P熱=1 R。對于純電阻電路，兩者相等；對 于非純電阻電路，電功率大于熱功率。 10. 恒定電流電路的能量轉(zhuǎn)化分析 恒定電流電路，從能量的觀點來看就是一個能的轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。對電路進行能量轉(zhuǎn)化分析時 應抓住兩個問題：一是能量轉(zhuǎn)化的方向問題；二是能量轉(zhuǎn)化量的計算問題。 電動勢和電阻是恒定電流電路中決定能量轉(zhuǎn)化方向的兩個常見因素。凡是電路中存在電 源電動勢的區(qū)域則將有其他形式的能量向電能轉(zhuǎn)化；凡是存在電阻的區(qū)域必將有電能向內(nèi)能 轉(zhuǎn)化。 能量轉(zhuǎn)化量的計算就是電

8、路中電功、電功率的計算問題，應注意以下幾點：（1）區(qū)分各 種電功率計算公式的物理意義；（2）區(qū)別某電阻兩端的電壓和某段含電源或非純電阻電路兩 端的電壓；（3）要善于運用能量守恒定律處理電路中能量轉(zhuǎn)化量的計算。 【典型例題】 例1 （2001上海物理）如圖所示的電路中，閉合開關(guān)，燈Li、 Li變亮，燈L2變暗, （ ） R4短路 L2正常發(fā)光。由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈 電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是 D. A.R1斷路 B. R2斷路 C.R3短路 R2 例2（2003江蘇物理）在如圖所示的電路中，電源的電動勢 E=3.0V，內(nèi)阻 r=1.0 Q,電阻 Ri=10Q, R2=1

9、0Q, R3=30 Q , R4=35 Q,電容器的電容 C=100卩F,電容器原來不帶電。求接通開關(guān) S 后流過R4的總電量。 E=12V, 內(nèi)電阻不計, 例3 如圖所示電路中，已知電容C=2卩F，電源電動勢 R1： R2： R3： R4=i：2:6:3。求電容器極板 a所帶的電量. R1 B A 例4如圖所示，電阻 R1=R2=8 Q , R3=4Q , Q ,求電流表A1和A的示數(shù)各為多少？ R4=0.5 Q ,電源電動勢 =3V,內(nèi)電阻r=0.5 B中心相連，圓盤 12.6V ;開關(guān)S接 例5如圖所示，直流電動機M的軸與圓盤 的半徑為5cm,開關(guān)S斷開時，電壓表的示數(shù)為 通時，電流表的

10、示數(shù)為2A，電壓表的示數(shù)為 12V，測速計測得轉(zhuǎn) 速為50r/s，兩彈簧秤示數(shù)各為 7.27N和6.10N，求： (1) 電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為多少？ (2) 拉緊皮帶輪使電動機停轉(zhuǎn)，這種情況下電動機的輸入功率 為多少？ Ri=4Q , R2=6Q，電容器 I_Il_p_l 例6 (1991年全國)如圖所示， =10V,內(nèi)阻可忽略，電阻 的電容C=30卩F。 (1) 閉合開關(guān)S,電路穩(wěn)定后，求通過 Ri的電流強度， (2) 然后斷開S,求這以后流過R1的電量是多少？ 精品文庫 某型號進口電池 某型號國產(chǎn)電池 RECHARGEABLE 廣 1.2V 500mAh |哉 / GNY 0.

11、6( KR-AA) 1.2V 600mAh RECHARGE （2001上海理綜）下表是兩個電池外殼上的說明文字 5. 專題五鞏固練習 1 .如圖所示的電路中，已知電容Ci=C2,電阻 RiR2，電源內(nèi)阻 可忽略不計，當開關(guān) S接通時，以下說法中正確的有（） Ci的電量增多，C2的電量減少 Ci的電量減少，C2的電量增多 Ci、C2的電量都增多 Ci、C2的電量都減少 A. B. C. D. 如圖所示電路中， R2上無電流流過。已知電阻 消耗的總功率為 A. 6W B . 5W 2. P向右移動 六個電阻的阻值均相同， R6所消耗的電功率為 C . 3W D . 2W 3 .如圖所示電路中，三

12、只燈泡原來都正常發(fā)光，當滑動變阻器的滑動觸頭 時，下面判斷正確的是（） Li和L2變暗，L3變亮 Li變暗，L2變亮，L3亮度不變 Li中電流變化值大于 L3中電流變化值 Li上電壓變化值小于 L2上的電壓變化值 A. B. C. D. 5= 電磁流量計廣泛應用于測量可導電流體（如污水）在管中的流量（在單位時間內(nèi)通 過管內(nèi)橫截面的流體的體積）。為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段 管道，其中空部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c,流量計的兩端與輸送液體的管道相 連接（圖中虛線）。圖中流量計的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)對流量計 所在處加磁感強度為 B的勻強磁場，

13、磁場方向垂直于前后兩面。當導電液體穩(wěn)定地流經(jīng)流 量計時，在管外將流量計上、下兩表分別與一串接了電阻 得的電流值。已知流體的電阻率為P ,不計電流表的內(nèi)阻， 4. a、 A. C. BCR 氓） R的電流表的兩端連接，I表示測 6 歡迎下載 精品文庫 mAh 的電量；若 C STANDARD O ABLESTANDARD CHARGE CHARGE 15h at 60mA 15h at 50mA 圖8 上述進口電池的電動勢是V。上述國產(chǎn)電池最多可放出 該電池平均工作電流為0.03A，則最多可使用h O 6. 某商場安裝了一臺傾角為30的自動扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動機帶動下, 以0.4m

14、/s的恒定速率向斜上方運動。電動機的最大輸出功率為4.9kW,不載人時測得電動 機中電流為5A,若載人時扶梯的移動速率和不載人時相同，則這臺自動扶梯可同時乘載的 最多人數(shù)為。（設(shè)人的平均質(zhì)量為60kg） 7. 電能表（電度表）是計量消耗電能的儀表。某同學用以下辦法估測他家中的電飯鍋 在加熱狀態(tài)下的電功率。 將家中的其他用電器斷開， 將需要煮飯的電飯鍋插頭插上電源插座， 按下“煮飯”開關(guān)，然后觀察自己家中的電度表的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動情況，測出轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)過10圈所需 的時間為30s。該電度表上標明有“ 1000r/kW h”字樣，則可估算出他家電飯鍋在煮飯時 消耗的電功率約為W. 8. 如圖12所示，A、B兩地

15、相距50km連接AB兩地的通信電纜是兩條并在一起彼此 絕緣的均勻?qū)Ь€組成。由于某處C發(fā)生了故障，相當于在該處 兩導線間接入了一個電阻，為查清故障位置，現(xiàn)在AA間接入 A- 9如圖（1）為 某一熱敏電阻（電阻值隨溫度的改變而改變，且對溫度很敏感）的 關(guān)系曲線圖。 （1）為了通過測量得到圖（1）所示的I U關(guān)系的完整曲線，在圖 甲和乙兩個電路中應選擇的是圖 簡要說明理由： （電源電動勢為 9V,內(nèi)阻不計，滑動變阻器的阻值為 O 0100Q。) （2） 在圖 丙的電路中，電源電壓恒為9V,電流表讀數(shù)為70mA 定值電阻R1=250 Qo由熱敏電阻的I U關(guān)系曲線可知，熱敏電阻其 兩端的電壓為V ，電

16、阻R2的阻值為 （3）舉出一個可以應用熱敏電阻的例子： R Ro |-1 R lil H) q環(huán) 乙 圖 ,1/inA 圖（1） 一個電動勢為12V、內(nèi)阻不計的電源，用內(nèi)阻很大的電壓表測 得BB處電壓為8V,把同樣的電源接在 BB處，在AA處測 2 得電壓為9V,由此可知 C與A間的距離為km 。 10.某同學按如圖所示的電路進行實驗，實驗時該同學將變阻器的觸片 時測得各電表的示數(shù)如下表所示，將電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零。 P移到不同位置 序號 A示數(shù) (A) A示數(shù) (A) V示數(shù) (V) W示數(shù) (V) 1 0.60 0.30 2.40 1.20 2 0.44 0.32 2.5

17、6 0.48 R Vi (1) 電路中E、r分別為電源的電動勢和內(nèi)阻， 量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是(不要求具體計算) (2) 由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同(但不為零) 用電器引起的，則可能的故障原因是 Ri、 艮、 R3為定值電阻，在這五個物理 O ，若這種情況的發(fā)生是由 11. 如圖所示電路，變阻器Ri最大阻值為4Q，此時它的有效阻值為 2Q ,定值電阻R2=6 Q,電源內(nèi)阻r=1 Q O當開關(guān)閉合時，電源消耗的總功率為 16W輸出功率為12W此時電 燈恰好正常發(fā)光，求： (1) 電燈的電阻。 Ri的滑動片應移至什么位置? (2) 當開關(guān)S斷開時，要使電燈仍正常發(fā)光，

18、R1 歡迎下載11 在正常發(fā)光下，燈泡的電功率為多大？ 設(shè)燈絲電阻與絕對溫度成正比，室溫為300K,求正常發(fā)光條件下燈絲的溫度。 將一定值電阻與燈泡串聯(lián)后接到20V電壓上，要使燈泡能正常發(fā)光，串聯(lián)的電阻 當合上開關(guān)后，需要0.5s燈泡才能達到正常亮度，為什么這時電流比開始時小? 計算電流的最大值。 12. 用一個標有額定電壓為 12V的燈泡做實驗，測得燈絲電阻隨燈泡兩端的電壓變化關(guān) 系圖線如圖6-22所示。求： （1） （2） （3） 為多大？ （4） 專題五 1. D 2. . D3. D E=0v =Bcv 上下表面接入電流表后，由閉合電路歐姆定律得 4.流量計中流過導電液體后，在上下表面間形成的穩(wěn)定電勢差為: E=(R + R)=|(R +p) ab 由得v=（r2 ab 所以流量為：Q =V t 詈二bcvbR十巴。 v 正確答案A 知識點容量大，要 說明：本題立足于現(xiàn)代科技的應用考查電磁感應和電路分析的知識, 求學生基本功扎實，本題不失為一個能力考查的好題 5. 1.2 ; 600; 20 6. 25 7. 根據(jù)題意，電能表轉(zhuǎn)1000r則耗1度電。該電飯鍋工作時，電能表轉(zhuǎn)10圈用了 30s 的時