魯科版選修31閉合電路歐姆定律和邏輯電路閉合電路歐姆定律優(yōu)質(zhì)課比賽一等獎(jiǎng)

閉和電路歐姆定律應(yīng)用中的錯(cuò)解分析例1.如圖1所示的電路中已知電源電動(dòng)勢(shì)ε=36V，內(nèi)電阻r=2Ω，R1=20Ω，每盞燈額定功率都是2W，額定電壓也相同。當(dāng)K閉合調(diào)到R2=14Ω時(shí)，兩燈都正常發(fā)光；當(dāng)K斷開(kāi)后為使L2仍正常發(fā)光，求R2應(yīng)調(diào)到何值？【錯(cuò)解分析】錯(cuò)解：設(shè)所求電阻R′2，當(dāng)燈L1和L2都正常發(fā)光時(shí)，即通過(guò)燈的電流達(dá)額定電流I。

分析電路時(shí)應(yīng)注意哪些是恒量，哪些是變量。圖1電路中電源電動(dòng)勢(shì)ε是恒量，燈L1和L2正常發(fā)光時(shí)，加在燈兩端電壓和通過(guò)每個(gè)燈的電流是額定的。錯(cuò)解中對(duì)電鍵K閉合和斷開(kāi)兩種情況，電路結(jié)構(gòu)差異沒(méi)有具體分析，此時(shí)隨燈所在支路電流強(qiáng)度不變，兩種情況干路電流強(qiáng)度是不同的，錯(cuò)誤地將干路電流強(qiáng)度認(rèn)為不變，導(dǎo)致了錯(cuò)誤的結(jié)果。【正確解答】解法一：設(shè)所求阻值R′2，當(dāng)燈L1和L2正常發(fā)光時(shí)，加在燈兩端電壓力額定電壓UL。當(dāng)K閉合時(shí)，ε1=UL+I1(R1+r+R2)當(dāng)K斷開(kāi)時(shí)，ε2=UL+I2(R1+r+R′2)，又∵ε1=ε2=εI1=2I2=2I，(I為額定電流)得ε=UL＋2I(R1＋r＋R2)①ε=UL＋I(xiàn)(R1＋r＋R′2)②①－②I(R1＋r＋2R2-R2′)=0但I(xiàn)≠0，∴R1+r＋2R2=R′2即R′2=20+2+2×14=50Ω解法二：設(shè)所求阻值R′2，當(dāng)燈L1和L2正常發(fā)光時(shí)，加在燈兩端電壓為額定電壓UL，由串聯(lián)電路電壓分析可得：【歸納】電路中的局部電路(開(kāi)關(guān)的通斷、變阻器的阻值變化等)發(fā)生變化必然會(huì)引起干路電流的變化，進(jìn)而引起局部電流電壓的變化。應(yīng)當(dāng)牢記當(dāng)電路發(fā)生變化后要對(duì)電路重新進(jìn)行分析例2如圖2所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)ε=，內(nèi)電阻r=Ω，固定電阻R1=2Ω，R2=3Ω，R3是阻值為5Ω的滑動(dòng)變阻器。按下電鍵K，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的觸點(diǎn)，求通過(guò)電源的電流范圍?！惧e(cuò)解分析】錯(cuò)解：將滑動(dòng)觸頭滑至左端，R3與R1串聯(lián)再與R2并聯(lián)，外電阻再將滑動(dòng)觸頭滑至右端R3與R2串聯(lián)再與R1并聯(lián)，外電阻由于平時(shí)實(shí)驗(yàn)，常常用滑動(dòng)變阻器作限流用（滑動(dòng)變阻器與用電器串聯(lián)）當(dāng)滑動(dòng)頭移到兩頭時(shí)，通過(guò)用電器的電流將最大或最小。以至給人以一種思維定勢(shì)：不分具體電路，只要電路中有滑動(dòng)變阻器，滑動(dòng)頭在它的兩頭，通過(guò)的電流是最大或最小?！菊_解答】將圖2化簡(jiǎn)成圖3。外電路的結(jié)構(gòu)是R′與R2串聯(lián)、（R3-R′）與R1串聯(lián)，然后這兩串電阻并聯(lián)。要使通過(guò)電路中電流最大，外電阻應(yīng)當(dāng)最小，要使通過(guò)電源的電流最小，外電阻應(yīng)當(dāng)最大。設(shè)R3中與R2串聯(lián)的那部分電阻為R′，外電阻R為

因?yàn)?，兩?shù)和為定值，兩數(shù)相等時(shí)其積最大，兩數(shù)差值越大其積越小。當(dāng)R2+R′=R1+R3-R′時(shí)，R最大，解得因?yàn)镽1=2Ω＜R2=3Ω，所以當(dāng)變阻器滑動(dòng)到靠近R1端點(diǎn)時(shí)兩部分電阻差值最大。此時(shí)刻外電阻R最小。通過(guò)電源的電流范圍是到3A?！練w納】不同的電路結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)著不同的能量分配狀態(tài)。電路分析的重要性有如力學(xué)中的受力分析。畫(huà)出不同狀態(tài)下的電路圖，運(yùn)用電阻串并聯(lián)的規(guī)律求出總電阻的阻值或阻值變化表達(dá)式是解電路的首要工作。例3在如圖4所示電路中，R1=390Ω,R2=230Ω，電源內(nèi)電阻r=50Ω，當(dāng)K合在1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為80V；當(dāng)K合在2時(shí)，電壓表的讀數(shù)為U1=72V，電流表的讀數(shù)為I1=，求：（1）電源的電動(dòng)勢(shì)（2）當(dāng)K合在3時(shí)，兩電表的讀數(shù)?！惧e(cuò)解分析】錯(cuò)解：（1）因?yàn)橥怆娐烽_(kāi)路時(shí)，電源的路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)，所以ε=U斷=80V；上述解答有一個(gè)錯(cuò)誤的“替代假設(shè)”：電路中的電流表、電壓表都是理想的電表。事實(shí)上，問(wèn)題并非如此簡(jiǎn)單。如果進(jìn)一步分析K合在2時(shí)的情況就會(huì)發(fā)現(xiàn)矛盾：I1R1=×390=（V）≠80V，這就表明，電路中的電流表和電壓表并非理想的電表?！菊_解答】（1）由題意無(wú)法判斷電壓表、電流表是理想電表。設(shè)RA、Rv分別為電流表、電壓表的內(nèi)阻，R′為電流表與電阻器R1串聯(lián)后的電阻，R″為電流表與電阻器R2串聯(lián)的電阻。則K合在2時(shí)：由上述