專題十五直流電路和交流電路

1、真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食， 而 是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長(zhǎng)不出來的。 啟東中學(xué)專題十五直流電路和交流電路 重點(diǎn)難點(diǎn) 1電路的動(dòng)態(tài)變化. 討論干路電流 R外-r 進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析的常見思路是：由部分電阻變化推斷外電路總電阻（R外）的變化，再由全電路歐姆定 I總的變化，最后再根據(jù)具體情況分別確定各元件上其他量的變化情況（使 用的工具是部分電路歐姆定律、電路中各元件上的電壓關(guān)系和電流關(guān)系）. 2電路故障分析：斷路的表現(xiàn)是電路的端電壓不為零而電流為零，一般是用電壓表測(cè)量

2、電路中某兩點(diǎn) 電壓，若電壓不為零，則說明這兩點(diǎn)與電源的連接完好，斷路點(diǎn)就在該兩點(diǎn)之間，這樣逐漸縮小測(cè)量范圍 即可找到斷路點(diǎn)（用電流表也可類似得出）短路的表現(xiàn)是電流不為零而電壓為零. 3. 電源輸出的最大功率 E2 電源輸出功率最大的條件為：R= r，即外電阻等于電源內(nèi)阻，此時(shí)的最大輸出功率為Pm =，電源 4r 的效率為50%. 4電流表和電壓表在電路中的作用：可分為兩種情形理想情況：電流表內(nèi)阻為零，電壓表內(nèi)阻 可視為無窮大，都對(duì)電路沒有影響在分析和計(jì)算時(shí)，常將電流表視為短路，將電壓表視為斷路；實(shí)際 情況：可將電流表看作阻值為其內(nèi)阻、能測(cè)量其本身電流的特殊電阻串入電路中，可將電壓表看作阻值為

3、其內(nèi)阻、能測(cè)量其本身電壓的特殊電阻并入電路中. 5交流電的有效值：有效值的概念是根據(jù)電流的熱效應(yīng)規(guī)定的，具有等效的含義在交流電路中， 電表的測(cè)量值，計(jì)算電功用的電流和電壓值，電器設(shè)備上所標(biāo)的額定電流和電壓值均指的是有效值. 6.理想變壓器： 變壓器的輸入功率等于輸出功率，且輸出功率隨負(fù)載的變化而變化，輸入功率隨輸出功率變化而變 化； 由 5二衛(wèi)1可知： 二匹 Ui，即變壓器副線圈兩端電壓由原、畐U線圈的匝數(shù)比衛(wèi)1和輸入電壓 U 2 n2nin2 Ui決定； 變壓器副線圈上的電流由副線圈的輸出電壓和負(fù)載決定，即I2 =士 . R 規(guī)律方法 【例1】在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E.設(shè)電流表的示

4、數(shù)為I 電壓表的示數(shù)為 U，電容器C 在生活磨難面前，匸精神上 的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是 2 人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感 我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。 真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食， 而 是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長(zhǎng)不出來的。 所帶的電荷量為 Q.將滑動(dòng)變阻器 Ri的滑動(dòng)觸頭 P向上移動(dòng)，待電流達(dá)到穩(wěn)定后，則與 P移動(dòng)前相比 (AC ) A 若電源內(nèi)阻不可忽略，則 U減小 B若電源內(nèi)阻不可忽略，則 I增大 C若電源內(nèi)阻不可忽略，

5、則 Q減小 D 若電源內(nèi)阻可以忽略，則 Q減小 訓(xùn)練題如圖所示，兩只相同的白熾燈泡Di和D2串聯(lián)后接在電壓恒定的電路中若Di的燈絲斷了, 經(jīng)過搭絲后(搭絲后燈泡的電阻減小)仍然與D2串聯(lián)，重新接人原來的電路假設(shè)在此過程中，燈絲電 阻隨溫度變化的因素可忽略不計(jì)，且每只燈泡兩端的電壓均未超過其額定電壓則此時(shí)每只燈泡所消耗的 功率與原來各自的功率相比(BC ) A D1的功率變大|I D 6 B Di的功率變小 6 /| C D2的功率變大 D D2的功率變小 【例2】如圖所示是一個(gè)電熱器電路指示燈、電鍵、電熱絲構(gòu)成串聯(lián)回路，接在電源上發(fā)現(xiàn)該電路 有一個(gè)元件斷路、有一個(gè)元件短路，但不知道是哪個(gè)元件上

6、有故障，今用一個(gè)校驗(yàn)電燈分別依次接在各處 進(jìn)行檢測(cè)，得到如下表所示的結(jié)果，請(qǐng)根據(jù)表格回答下列問題： 校驗(yàn)次序 1 2 3 4 5 6 校驗(yàn)接入點(diǎn) af ab cd ef ad cf 發(fā)光情況 正常發(fā)光 不發(fā)光 發(fā)光不正常 不發(fā)光 發(fā)光不正常 正常發(fā)光 (1)由前兩次檢測(cè)可以知道： (2) 由第三次檢測(cè)可以知道： (3) 由以上檢測(cè)可以知道： 斷路； 短路. 【解析】(1 )第1次檢測(cè)，將電燈接在 af點(diǎn)，正常發(fā)光，說明電路從電源 t a iff電源是連通的，即 電源正常，且燈泡的額定電壓等于電源電壓第2次檢測(cè)，將電燈接在 ab點(diǎn)，不發(fā)光，說明電路不通， 所以從前兩次檢測(cè)可判定：電源正常，電鍵或

7、電熱絲斷路. (2) 第3次檢測(cè)，將電燈接在 cd點(diǎn)，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，即指示燈、電熱絲沒有斷路. (3) 第4次檢測(cè)，將電燈接在 ef點(diǎn)，不發(fā)光，說明電路不通，綜上各次檢測(cè)可判定：電鍵斷路. 第5次檢測(cè)，將電燈接在 ad點(diǎn)，發(fā)光但不正常，說明電路是通的，燈泡兩端電壓小于電源電壓，所以 電熱絲有電阻即是正常的. 第6次檢測(cè)，將電燈接在 cf點(diǎn)，正常發(fā)光，說明電路是通的，燈泡兩端電壓等于電源電壓，而ac間電 壓為零，即指示燈短路. 綜上所述，電路故障是：電鍵斷路，指示燈短路. 訓(xùn)練題圖為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、d與220V的交流電源連接，ab間、be間、 cd間

8、分別連接一個(gè)電阻. 現(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒有電流，為檢查電路故障，用 一交流電壓表分別測(cè)得b、d兩點(diǎn)間以及 a、c兩點(diǎn)間的電壓均為 220V.( CD ) A . ab間電路通，cd間電路不通 B . ab間電路不通，bc間電路通 C. ab間電路通，bc間電路不通 R2=3 Q，當(dāng)電阻箱Rx調(diào)到3 Q時(shí), D . bc間電路不通，cd間電路通 【例3】如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=9 V，電阻Ri=2.5 Q， 電流表的示數(shù)為2 A .求： (1 )電源的內(nèi)電阻； (2)調(diào)節(jié)電阻箱，使電流表的示數(shù)為1.8 A時(shí)，電阻R2消耗的電功率. 【解析】(1 )當(dāng)Rx=3 Q時(shí)，則電路外電阻為 R = R&

9、 Rx41.1 RRx 由閉合電路歐姆定律I有：r = E _ r = 0.5 :. R+rI (2)調(diào)節(jié)電阻箱后，由閉合電路歐姆定律I(R1 r) U2 有：U2 = E -I(R1 r) =9 -1.8(2.5 0.5) (V) =3.6V u 2 所以電阻R2消耗的電功率為F2- =4.32W . R2 訓(xùn)練題在圖電路中，電源由6個(gè)電動(dòng)勢(shì)為1.5 V、內(nèi)電阻為0.1 Q的電 池串聯(lián)而成，R1為4.4 Q, R2為6Q，變阻器R3開始時(shí)接入電路的阻值為 12 Q，R,的額定功率為3 W問： (1 )此時(shí)通過R1的電流是多大？ (2 )此時(shí)電源的輸出功率是多大? (3)為確保R2消耗的實(shí)際功

10、率不超過它的額定功率，變阻器Rs接 入電路的阻值應(yīng)滿足什么條件? 答案：(1) I=1A (2) P=8. 4W (3) 變阻器Ra接入電路的阻值應(yīng)小于、等于17Q 5 人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是 我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。 真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食， 而 是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長(zhǎng)不出來的。 【例4】如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)ni=iioo 匝, 線圈匝數(shù) =180

11、匝，交流電源的電壓 Ui =220-.2 sin120二tV， 阻R=45 Q，電壓表、電流表均為理想電表，則（ BD ） C . A2的示數(shù)約為1.1A D . V的示數(shù)為36V R 能力訓(xùn)練 1 在圖示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、 外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬用表的紅表 在電源的正極a，再將黑表筆分別連電阻器 R1的b端和R2的c端，并 用表指針的示數(shù)，在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是（A ） R2及另 筆連接 觀察萬 A .直流10V擋 B .直流0.5A擋 C .直流2.5V擋 D .歐姆擋 2. 電路如圖，電源內(nèi)阻不能忽略, R1 = 10Q

12、， & = 8Q，開關(guān)接通 的示數(shù) U1 = 2.0V，則當(dāng)開關(guān)接通 2時(shí), 電壓表的示數(shù)可能是（C ） 2.2V B . 2.0V 1.8V D . 1.6V 1 電壓表 3. 如圖所示，是測(cè)定兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì) E和內(nèi)電阻r實(shí)驗(yàn)中得到的路端 電壓U 和電流I的圖線，則應(yīng)有（ACD ） A .當(dāng)丨1 = 12時(shí)，電源總功率卩1=卩2 B .當(dāng)11=12時(shí)，外電阻R1=R2 C.當(dāng)U1 = U2時(shí)，電源輸出功率 P出1 P出2 D .當(dāng)U1 = U2時(shí)，電源內(nèi)部消耗的電功率P內(nèi)1 P內(nèi)2 rr 4. 如圖甲所示，一矩形閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的轉(zhuǎn)軸 OO以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng), 當(dāng)線圈平

13、面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)開始計(jì)時(shí), 線圈中產(chǎn)生的交變電流按照?qǐng)D乙所示的余弦規(guī)律變化.在 兀 t= A 交流電的頻率為 50HzB. Ai的示數(shù)約為0.13A 8 人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是 我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。 甲乙 時(shí)刻 （CD ） A. 線圈中的電流最大 B. 穿過線圈的磁通量為零 C. 線圈所受安培力的力矩為零 D .線圈消耗的電功率為零 5. 南京）所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V ,內(nèi)阻r=1 S Q ,電容器電容 C=40卩F,電阻R1=R2=4Q , R3=5 Q。接通電鍵 S,待電路穩(wěn)疋后，求

14、： (1) 理想電壓表V的讀數(shù)； (2) 電容器的帶電量。 答案：當(dāng)開關(guān)合上后，等效電路如圖所示，這時(shí)電壓表測(cè)得的是R3R1兩端的 電壓U3,電容器兩端的電壓為 R1兩端的電壓U1 (1)流過電路中的總電流 R1R3r 代入數(shù)據(jù)得l=1AU3=IR3U3=5V (2) Ui=IRiUi=4V C=Q/U 1Q=CU=1.6X10 C 6. 如圖所示，電源的電動(dòng)勢(shì) E =12V，內(nèi)阻不計(jì), 電阻尺=只2=只3=4門,民=12門，電容器的電容 C=10F，其中 有一帶電微粒恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。若在工作的過程中，電阻R2突然發(fā) 生斷路。電流表可看作理想電表。求： (1) 帶電微粒加速度的大小和方向。

15、(2) 從電阻R2斷路到電路穩(wěn)定的過程中，流經(jīng)電流表的電量。 答案：(1) R2斷路前，由于&=R2, R2兩端電壓為U2 =E = 6V 2 3 由于R3：民=13, &兩端電壓為u4=-E=9V 4 電容器兩端電壓為 UC =3V，帶電量Qc=CUc=3 10 10-3 10C (上板帶負(fù)電) 帶電微粒靜止 d , 1 R2斷路后，電路穩(wěn)定后，電容器兩端電壓Uc二U3 E=3V， 4 電容器帶電量為 Qj=CU=3 10C (上板帶正電) 帶電微粒的加速度 mg qU mg qU = _2m = 2g，方向豎直向下。 m qA 二Qc Qc =6 10C (2)從電阻R2斷路到電路穩(wěn)定的過

16、程中，流經(jīng)電流表的電量 真理惟一可靠的標(biāo)準(zhǔn)就是永遠(yuǎn)自相符合。土地是以它的肥沃和收獲而被估價(jià)的；才能也是土地，不過它生產(chǎn)的不是糧食， 而 是真理。如果只能滋生瞑想和幻想的話，即使再大的才能也只是砂地或鹽池，那上面連小草也長(zhǎng)不出來的 7. 年如圖所示，是用直流電動(dòng)機(jī)提升重 置示意圖，電源電動(dòng)勢(shì) E = 100V，內(nèi)電阻r1= I，電動(dòng) 圈電阻r2= 4“。重物質(zhì)量 m= 36kg，重物被電動(dòng)機(jī)以 v 0.5m/s的速度勻速提起，不計(jì)重物運(yùn)動(dòng)中所受的阻力，取 電動(dòng)機(jī) 1_ U 10m/s2，試求：電路中的電流I和電源的輸出功率 P。 答案：電源的輸出功率：P= UI由閉合電路歐姆定 物的裝 機(jī)的線

17、g= 律E 10 人生的磨難是很多的，所以我們不可對(duì)于每一件輕微的傷害都過于敏感。在生活磨難面前，精神上的堅(jiān)強(qiáng)和無動(dòng)于衷是 我們抵抗罪惡和人生意外的最好武器。 =U + Iri即 P= I ( E Iri) 電動(dòng)機(jī)的熱功率：P熱=I 2r2電動(dòng)機(jī)的輸出機(jī)械功率：P出=mgv 貝V： P= mgv+l % 所以得：I2 ( r2+ ri) IE + mgv= 0代入數(shù)據(jù)化簡(jiǎn)，得：I 2 20I + 36= 0 所以 I = 2 (A)(I = 18A 舍去)得 P= 196 ( W) &年港一個(gè)矩形線圈在一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中繞垂直于磁場(chǎng)方向的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生的交變 電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式為e=311sin314tv，試求： (1) 電動(dòng)勢(shì)的最大值、