高中物理模型-電路的動(dòng)態(tài)變化模型

1、.模型組合講解電路的動(dòng)態(tài)變化模型崔淑芳 湯寶柱模型概述“電路的動(dòng)態(tài)變化”模型指電路中的局部電路變化時(shí)引起的電流或電壓的變化，變化起因有變阻器、電鍵的閉合與斷開、變壓器變匝數(shù)等。不管哪種變化，判斷的思路是固定的，這種判斷的固定思路就是一種模型。模型講解一、直流電路的動(dòng)態(tài)變化1. 直流電路的動(dòng)態(tài)變化引起的電表讀數(shù)變化問題例1. 如圖1所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向左移動(dòng)時(shí)，各表（各電表內(nèi)阻對電路的影響均不考慮）的示數(shù)如何變化？為什么？圖1解析：這是一個(gè)由局部變化而影響整體的閉合電路歐姆定律應(yīng)用的動(dòng)態(tài)分析問題。對于這類問題，可遵循以下步驟：先弄清楚外電路的串、并聯(lián)關(guān)系，分析外電路總電阻怎樣變化；

2、由確定閉合電路的電流強(qiáng)度如何變化；再由確定路端電壓的變化情況；最后用部分電路的歐姆定律及分流、分壓原理討論各部分電阻的電流、電壓變化情況。當(dāng)滑片P向左滑動(dòng)，減小，即減小，根據(jù)判斷總電流增大，A1示數(shù)增大；路端電壓的判斷由內(nèi)而外，根據(jù)知路端電壓減小，V示數(shù)減??；對R1，有所以增大，示數(shù)增大；對并聯(lián)支路，所以減小，示數(shù)減??；對R2，有，所以I2減小，A2示數(shù)減小。評點(diǎn)：從本題分析可以看出，在閉合電路中，只要外電路中的某一電阻發(fā)生變化，這時(shí)除電源電動(dòng)勢、內(nèi)電阻和外電路中的定值電阻不變外，其他的如干路中的電流及各支路的電流、電壓的分配，從而引起功率的分配等都和原來的不同，可謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，要注意

3、電路中各量的同體、同時(shí)對應(yīng)關(guān)系，因此要當(dāng)作一個(gè)新的電路來分析。解題思路為局部電路整體電路局部電路，原則為不變應(yīng)萬變（先處理不變量再判斷變化量）。2. 直流電路的動(dòng)態(tài)變化引起的功能及圖象問題例2. 用伏安法測一節(jié)干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻，伏安圖象如圖所示，根據(jù)圖線回答：（1）干電池的電動(dòng)勢和內(nèi)電阻各多大？（2）圖線上a點(diǎn)對應(yīng)的外電路電阻是多大？電源此時(shí)內(nèi)部熱耗功率是多少？（3）圖線上a、b兩點(diǎn)對應(yīng)的外電路電阻之比是多大？對應(yīng)的輸出功率之比是多大？（4）在此實(shí)驗(yàn)中，電源最大輸出功率是多大？圖2解析：（1）開路時(shí)（I=0）的路端電壓即電源電動(dòng)勢，因此，內(nèi)電阻也可由圖線斜率的絕對值即內(nèi)阻，有：（2）a點(diǎn)

4、對應(yīng)外電阻此時(shí)電源內(nèi)部的熱耗功率：也可以由面積差求得：（3）電阻之比：輸出功率之比：（4）電源最大輸出功率出現(xiàn)在內(nèi)、外電阻相等時(shí)，此時(shí)路端電壓，干路電流，因而最大輸出功率當(dāng)然直接用計(jì)算或由對稱性找乘積IU（對應(yīng)于圖線上的面積）的最大值，也可以求出此值。評點(diǎn)：利用題目給予圖象回答問題，首先應(yīng)識圖（從對應(yīng)值、斜率、截矩、面積、橫縱坐標(biāo)代表的物理量等），理解圖象的物理意義及描述的物理過程：由UI圖象知E=1.5V，斜率表內(nèi)阻，外阻為圖線上某點(diǎn)縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)比值；當(dāng)電源內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源輸出功率最大。二、交變電路的動(dòng)態(tài)變化例3. 如圖3所示為一理想變壓器，S為單刀雙擲開關(guān)P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭，為

5、加在初級線圈兩端的電壓，為初級線圈中的電流強(qiáng)度，則（ ）A. 保持及P的位置不變，S由a合到b時(shí)，將增大B. 保持P的位置及不變，S由b合到a時(shí)，R消耗的功率減小C. 保持不變，S合在a處，使P上滑，將增大D. 保持P的位置不變，S合在a處，若增大，將增大圖3解析：S由a合到b時(shí)，減小，由可知增大，隨之增大，而，又，從而增大，可見選項(xiàng)A是正確的。當(dāng)S由b合到a時(shí)，與上述情況相反，將減小，可見，選項(xiàng)B也是正確的。當(dāng)P上滑時(shí)，R增大，減小，又，從而減小，可見選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的。當(dāng)增大，由，可知增大，隨之增大；由可知也增大，則選項(xiàng)D是正確的。說明：在處理這類問題時(shí)，關(guān)鍵是要分清變量和不變量，弄清理想變壓

6、器中由和匝數(shù)比決定；由和負(fù)載電阻決定；由和匝數(shù)比決定。總結(jié)：變壓器動(dòng)態(tài)問題（制約問題）電壓制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定時(shí)，輸出電壓由輸入電壓決定，即，可簡述為“原制約副”。電流制約：當(dāng)變壓器原、副線圈的匝數(shù)比一定，且輸入電壓確定時(shí)，原線圈中的電流由副線圈中的輸出電流決定，即，可簡述為“副制約原”。負(fù)載制約：變壓器副線圈中的功率由用戶負(fù)載決定，；原線圈的輸入功率簡述為“副制約原”。特例：當(dāng)變壓器空載時(shí)（即負(fù)載電阻），輸出功率為零，輸入電流為零，輸入功率也為零。當(dāng)副線圈短路時(shí)（即負(fù)載電阻R=0），輸出電流為無窮大，則輸入電流也是無窮大，使原線圈處于“短路”狀態(tài)。模型要點(diǎn)判斷思路：（1）電路

7、中不論是串聯(lián)還是并聯(lián)部分，只要有一個(gè)電阻的阻值變大時(shí)，整個(gè)電路的總電阻就變大。只要有一個(gè)電阻的阻值變小時(shí)，整個(gè)電路的總電阻都變小。（2）根據(jù)總電阻的變化，由閉合電路歐姆定律可判定總電流、電壓的變化。（3）判定變化部分的電流、電壓變化。如變化部分是并聯(lián)回路，那么仍應(yīng)先判定固定電阻部分的電流、電壓的變化，最后變化電阻部分的電流、電壓就能確定了。上述的分析方法俗稱“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，其要點(diǎn)是從變量開始，由原因?qū)С鼋Y(jié)果，逐層遞推，最后得出題目的解。圖象特性類型公式圖象特例I-R圖線短路，圖象頂端斷路，圖象末端U-R圖線短路，斷路，U-I圖線短路，斷路，P-R圖線當(dāng)R=r時(shí)，電源的輸出功率最大，時(shí)有兩個(gè)

8、等效電阻誤區(qū)點(diǎn)撥1. 區(qū)分固定導(dǎo)體的I-U圖線與閉合電路歐姆定律的U-I圖象。2. 在固定導(dǎo)體的I-U圖線中，斜率越大，R越??；在固定導(dǎo)體的U-I圖線中，斜率越大，R越大，在閉合電路歐姆定律的U-I圖象中，電源內(nèi)阻，斜率越大，內(nèi)阻r越大。3. 區(qū)分電源總功率（消耗功率）；輸出功率（外電路功率）；電源損耗功率（內(nèi)電路功率）；線路損耗功率4. 輸出功率大時(shí)效率不一定大，當(dāng)，電源有最大輸出功率時(shí)，效率僅為50%，所以功率大并不一定效率高。5. 求解功率最大時(shí)要注意固定阻值與可變電阻的差異。6. 區(qū)分電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r均不變與r變化時(shí)的差異。模型演練1. （2006年楊浦高級中學(xué)期末考試）如圖4所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向上滑動(dòng)時(shí)，下面說法正確的是（ ）A. 電壓表和電流表的讀數(shù)都減??；B. 電壓表和電流表的讀數(shù)都增加；C. 電壓表讀數(shù)減小，電流表的讀數(shù)增加；D. 電壓表讀數(shù)增加，電流表的讀數(shù)減小。圖4答案：D圖52. 在家用交流穩(wěn)壓器中，變壓器的原、副線圈都帶有滑動(dòng)頭，如圖5所示。當(dāng)變壓器輸入電壓