2.7.2動(dòng)態(tài)電路分析

電路參量的動(dòng)態(tài)分析1、動(dòng)態(tài)分析：直流電路中，當(dāng)電源確定以后，電路中某個(gè)參量的變化通常會(huì)引起電路工作狀態(tài)變化。電路的變化通常有兩種類型：第一種是外電路中的某部分電阻變化引起電路工作狀態(tài)變化；第二種是電路中電鍵閉合和斷開使電路結(jié)構(gòu)改變使電路工作狀態(tài)變化。分析電路中各物理量的變化稱為動(dòng)態(tài)分析，通常結(jié)合畫流程圖的方法進(jìn)行。R0PKE、rAV例1、（串聯(lián)電路——分壓作用）如圖電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片左移時(shí)，判斷電流、電壓表示數(shù)的變化？R0PKE、rAVUV=E-I（R0+r)P左移R變?cè)龃驲總增大I減小

電流表示數(shù)減小2、動(dòng)態(tài)分析的原則——?dú)W姆定律（1）電阻變化引起電路工作狀態(tài)變化變化電阻的增減外電阻變化由I=ε/（R+r)知電流I的變化由U=ε－Ir判斷路端電壓的變化

由U內(nèi)=Ir判斷內(nèi)電壓的變化

由U=IR、串并聯(lián)電路關(guān)系判斷

例1、（串聯(lián)電路——分壓作用）如圖電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片左移時(shí)，判斷電流、電壓表示數(shù)的變化？R0PKE、rAVUV=E-I（R0+r)P左移R變?cè)龃驲總增大I減小

電流表示數(shù)減小例2、（并聯(lián)電路——分流作用）如圖所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，判斷電流、電壓表示數(shù)的變化？分析指導(dǎo)：滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)R3阻值增大R總增大總電流I減小內(nèi)壓降U內(nèi)=Ir減小路端電壓U=ε－U內(nèi)增大電壓表的讀數(shù)增大。R3增大并聯(lián)電路兩端電壓增大R2上電流增大I3=I-I2

R3中的電流減小電流表讀數(shù)減小。總結(jié)——?jiǎng)討B(tài)分析方法：局部變化整體變化局部變化知識(shí)補(bǔ)充：1）某部分電路電阻增大，總電阻增大；該部分電路兩端電壓增大2）并聯(lián)電路支路增加，總電阻減小3）并聯(lián)電路電阻代數(shù)和一定，當(dāng)各支路電阻相等時(shí)總電阻最大分析判斷步驟:1)分析電路,弄清電壓表、電流表的用途.2)判斷總電阻的變化.3)依據(jù)I=E/(R+r),判斷總電流變化.4)由U=E-Ir,判斷路端電壓變化.5)由歐姆定律和串并聯(lián)電路的特點(diǎn)判斷U、I、P的變化.解題注意：當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一個(gè)物理量的變化難以確定時(shí)，應(yīng)轉(zhuǎn)向分析旁邊支路，最后確定它的變化.例1、（串聯(lián)電路——分壓作用）如圖電路，當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片左移時(shí)，判斷電流、電壓表示數(shù)的變化？R0PKE、rAV

UV=E-I（R0+r)P左移R變?cè)龃?/p>

R總增大I減小

電流表示數(shù)減小例2、（并聯(lián)電路——分流作用）如圖所示電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向b端滑動(dòng)時(shí)，判斷電流、電壓表示數(shù)的變化？分析指導(dǎo)：滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)R3阻值增大

R總增大總電流I減小內(nèi)壓降U內(nèi)=Ir減小路端電壓U=ε－U內(nèi)增大電壓表的讀數(shù)增大。R3增大并聯(lián)電路兩端電壓增大R2上電流增大I3=I-I2

R3中的電流減小電流表讀數(shù)減小。串反并同如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻分別為E和r，當(dāng)閉合開關(guān)S，向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，下列說法正確的是（）A.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變大B.電流表的示數(shù)變大，電壓表的示數(shù)變小C.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變小D.電流表的示數(shù)變小，電壓表的示數(shù)變大VAErSD向左移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片時(shí)，解：R↑，總電阻R總↑，總電流I總↓，U=E-

I總r↑電流表的示數(shù)變小,電壓表的示數(shù)變大如圖電路，閉合開關(guān)S后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動(dòng)勢(shì)E恒定且內(nèi)阻r不可忽略?，F(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動(dòng)一些，三盞燈的亮度變化情況是（）A、a燈變亮，b、c燈變暗B、a、c燈變亮，b燈變暗C、a、c燈變暗，b燈變亮D、a、b燈變暗，c燈變亮BcbaR并聯(lián)電路兩端電壓U并=U-I總Ra減小↓，b燈變暗;解：變阻器R的滑片稍向上滑動(dòng)一些，R的阻值↓，并聯(lián)電阻↓，總電阻↓，總電流I總↑,a燈變亮;路端電壓U=E-I總r↓，Ic=I總-U并/Rb↑，c燈變亮。2.如圖:電路連接各元件后，閉合開關(guān)S，L1、L2兩燈泡都能發(fā)光。在保證燈泡安全的前提下，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是A．L1變暗B．L1變亮C．L2變暗D．L2變亮RL1L2SE1.在右圖的閉合電路中，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，兩電表讀數(shù)的變化是（）A.A變大，V變大B.A變小，V變大C.A變大，V變小D.A變小，V變小ARSER0PV（）2.如圖:電路連接各元件后，閉合開關(guān)S，L1、L2兩燈泡都能發(fā)光。在保證燈泡安全的前提下，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)時(shí)，下列判斷正確的是A．L1變暗B．L1變亮C．L2變暗D．L2變亮ADRL1L2SE1.在右圖的閉合電路中，當(dāng)滑片P向右移動(dòng)時(shí)，兩電表讀數(shù)的變化是（）A.A變大，V變大B.A變小，V變大C.A變大，V變小D.A變小，V變小ARSER0PVB（）（2）電路中電鍵閉合、斷開引起電路結(jié)構(gòu)改變.每改變一次開關(guān)狀態(tài)就應(yīng)畫出相應(yīng)的電路圖，明確電路結(jié)構(gòu)，再應(yīng)用歐姆定律判斷電路中的參量的變化。例、圖示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為ε

，內(nèi)阻不計(jì)，滑動(dòng)變阻器最大阻值為R，負(fù)載電阻R0的阻值也為R①

當(dāng)開關(guān)K斷開，滑動(dòng)觸頭P滑動(dòng)時(shí)R0兩端的電壓U0變化的范圍是多大？②

當(dāng)K閉合，P滑動(dòng)時(shí)，U0的變化范圍是多大?分析指導(dǎo)：電路變化由開關(guān)K的通斷及滑動(dòng)觸頭P的移動(dòng)決定。R被P分割為RaP和RPb兩部分，P的變化引起兩部分阻值變化，但它們的和恒等于R。2、動(dòng)態(tài)分析的原則——?dú)W姆定律電路參量的動(dòng)態(tài)分析①K斷開時(shí)：R0與RaP串聯(lián)P在b端時(shí)，由于R0=R，根據(jù)分壓規(guī)律，R0上電壓U0有最小值為ε/2P在a端時(shí)，RaP=0，R0上的電壓是最大值為εU0的變化范圍是ε/2≤U0≤ε②K閉合時(shí)：R0與Rpb并聯(lián)，再與RaP串聯(lián)P在b端：RPb=0，R0上電壓U0有最小值為零。P在a端：R0與整個(gè)R并聯(lián)，R0上電壓有最大值為ε

U0的變化范圍是0≤U0≤ε

。練習(xí)1、在圖示電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)是E，內(nèi)電阻是r，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R3的滑動(dòng)頭向左移動(dòng)時(shí)（）A．電阻R1的功率將加大B．電阻R2的功率將減小C．電源的功率將加大D．電源的效率將增加練習(xí)2、圖示電路中，A、B兩端電壓恒定，電流表內(nèi)阻可忽略不計(jì)，定值電阻與滑動(dòng)變阻器的全部電阻相等，均為R，當(dāng)滑動(dòng)鍵P從變阻器的上端C一直移到下端D的過程中，電流表示數(shù)情況應(yīng)是（）A．先減小后增大

B．先增大后減小C．恒定不變

D．始終增大答案：C答案：A練習(xí)3、在右圖所示的電路中，觀察三只小燈泡亮度變化和兩只電壓表的變化情況，如果骨線變阻器的觸片P由a端滑至b端，電壓表V1示數(shù)變化的絕對(duì)值為△U1，電壓表V2示數(shù)變化的絕對(duì)值為△U2，則下列說法正確的有()A.L1、L3變暗，L2變亮B.L3變暗，L1、L2變亮C.△U1＜△U2D.△U1＞△U2答案：AD練習(xí)4、如圖所示，開關(guān)S原是斷開的，當(dāng)S閉合以后，A、B兩點(diǎn)的電勢(shì)、 （）A．、都升高 B．、都降低C．升高，降低D．降低，升高答案：B練習(xí)5、如圖所示電路中，電鍵K1、K2、K3、K4均閉合，C是極板水平放置的平行板電容器，板間懸浮一油滴P。斷開哪一個(gè)電鍵后P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)？(A)K1(B)K2

(C)K3(D)K4分析指導(dǎo)油滴P懸浮著，說明它受二力平衡，即向下的重力和向上的電場(chǎng)力。P要向下運(yùn)動(dòng)，只有減小電場(chǎng)力，也就是減小C兩極板之間的電壓。從整個(gè)電路看，由于C的斷路，電流只通過K1、K2、K3，C兩端的電壓的R3兩端的電壓，即路端電壓，C被充電。斷開K1時(shí)，不影響回路的電流，C兩端電勢(shì)差沒有變化，油滴不動(dòng)。斷開K2時(shí)，回路不通，此時(shí)C兩端所加電壓是電源電動(dòng)勢(shì)。如果不考慮電池內(nèi)阻，油滴受的電場(chǎng)力不變，油滴不動(dòng)；如果考慮電池內(nèi)阻，電動(dòng)勢(shì)大于原來的路端電壓，電場(chǎng)力要增大，油滴將向上運(yùn)動(dòng)。斷開K3時(shí)，電源斷開，電容器原來充的電量通過R1、R2、R3放電，C兩端電勢(shì)差很快降為零，電場(chǎng)力也為零，油滴受重力向下運(yùn)動(dòng)。斷開K4時(shí)，電源斷開，但電容器原來充的電量沒有通路中和，電量保持不變，兩極板間電勢(shì)差沒有變化，電場(chǎng)力不變，油滴仍保持不動(dòng)。根據(jù)以上分析，P會(huì)向下運(yùn)動(dòng)的方法只能是斷開K3，所以選項(xiàng)(C)正確。練習(xí)6、如圖所示電路，開關(guān)K原來是閉合的。當(dāng)R1、R2的滑片剛好處于各自的中點(diǎn)位置時(shí)，懸在空氣平板電容器C兩水平板間的帶電塵埃P恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。要使塵埃P加速向上運(yùn)動(dòng)的方法是()A.把R1的滑片向上移動(dòng)B.把R2的滑片向上移動(dòng)C.把R2的滑片向下移動(dòng)D.把開關(guān)K斷開答案：CDRABC例3：如圖所示：當(dāng)滑線變阻器R的滑動(dòng)觸頭從左到右滑動(dòng)過程中，三個(gè)燈泡的亮度變化情況是：A_______________;B_______________;C________________.（三）輸出功率的計(jì)算例1、某商場(chǎng)安裝了一臺(tái)傾角30°的自動(dòng)扶梯，該扶梯在電壓為380V的電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下，以0.4m/s的恒定速率向斜上方運(yùn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率為4.9kw，不載人時(shí)測(cè)得電動(dòng)機(jī)中電流為5A，若載人時(shí)扶梯的移動(dòng)速率和不載人時(shí)相同，則這臺(tái)自動(dòng)扶梯可同時(shí)乘載的最多人數(shù)為

。（設(shè)人的平均質(zhì)量為60kg）1、一般電功率的計(jì)算例2、把一個(gè)“10V，2.0W用電器A（純電阻）接到某一電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都不變的電源上，用電器A實(shí)際消耗的功率是2.0W；換上另一個(gè)“10V，5.0W”的用電器B（純電阻）接到這一電源上，用電器B實(shí)際消耗的功率有沒有可能反而小于2.0W？你如果認(rèn)為不可能，試說明理由。如果認(rèn)為可能，試求出用電器B實(shí)際消耗的功率小于2.0W的條件。（設(shè)電阻不隨溫度改變）分析指導(dǎo)如果用電器B與A得到的電壓都是10伏，那B的功率將大于A的功率應(yīng)是5瓦。由于電源內(nèi)電阻的存在，當(dāng)電動(dòng)勢(shì)一定時(shí)，輸出的功率隨外電阻及內(nèi)電阻的不同而變化，B的功率有可能小于A的功率。小結(jié)：電路中電功和電功率的計(jì)算及能量轉(zhuǎn)化是電路研究的重要內(nèi)容。正確解決這類問題的基礎(chǔ)有兩個(gè)，一是對(duì)電路結(jié)構(gòu)的正確識(shí)別并熟記串、并聯(lián)電路中功率的分配原則；二是弄清設(shè)問的是哪種功率，是哪部分電路的功率。用電器A的電阻R1==50歐，B的電阻R2==20歐，設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為ε，內(nèi)電阻為r，P1=2(1)P2=＜2(2)由(1)得ε2=(3)(3)代入(2)得r>10歐。由r值及（1）可知ε>10+2伏。2、輸出功率中的極值分析（1）電源內(nèi)阻固定，外電阻可變——R變R0RE、rK0RP出R=rPm例、1）上圖電路中，當(dāng)變阻器滑片左移時(shí)，說法正確的是（）A、U外增大B、I增大C、P出增大D、電源效率η增大答案：AD2）當(dāng)外電阻分別為R1、R2（R1、R2不等）時(shí)，可能成立的是（）A、U1=U2B、I1=I2C、P1=P2D、η

1=η2

答案：C（當(dāng)時(shí)，外電路功率相同）練習(xí)：在上圖電路中1、若r=5Ω,R[0,4Ω],當(dāng)R=

Ω時(shí)，P出最大；2、若r=5Ω,R[10,17Ω],當(dāng)R=

Ω時(shí)，P出最大;3、若r=5Ω,R0=2Ω，當(dāng)R變=

Ω時(shí)，P出最大；當(dāng)R變=

Ω時(shí)，PR0最大；當(dāng)R變=

Ω時(shí)，P變最大。思考：輸出功率最大時(shí)，電源效率最高嗎？Rη,R時(shí)，η100%8Rη,R時(shí)，η00當(dāng)R=r時(shí)，η=50%（2）電源內(nèi)阻可變，外阻固定：例、知R0=5Ω，則當(dāng)r=

Ω時(shí)，P出最大；當(dāng)r=

Ω時(shí)，P內(nèi)最大。EKrR0練習(xí)1、知R變[0，3r]，當(dāng)變阻器滑片由左向右滑動(dòng)時(shí)A、P出：小——大；B、PR：小——大；C、PR。：小——大；D、PE：恒定；E、Ur：大—小—大；F、Pr：小——大；G、電源效率：大——小。R變R0RE、rK（1）若R=r時(shí)，有（）（2）若R=r/2時(shí)，有（）答案：ABCEG答案：CEG練習(xí)2、內(nèi)阻為4Ω的電源給兩個(gè)不同用電器供電時(shí)，用電器消耗功率相同，已知其中一個(gè)電阻阻值為8Ω，則另一個(gè)電阻阻值為多少？練習(xí)3、如圖所示，圖線AB是電路的路端電壓與電流的關(guān)系圖線；OM為同一電源向固定電阻R供電時(shí)，電阻R兩端電壓與通過電流的關(guān)系圖線。由圖可知，該電阻的阻值是_________歐。在圖線交點(diǎn)C處，表示電源輸出功率是_________瓦，在電源內(nèi)部消耗的電功率是

瓦，電源的效率是_________。該電源的最大輸出功率是

瓦。分析指導(dǎo)從圖線OM看出，固定電阻R的阻值是2歐。從圖線AB看出電源的電動(dòng)勢(shì)ε是6伏，內(nèi)電阻r是1歐。

圖線交點(diǎn)C處，路端電壓是4伏，電路電流是2安，此狀態(tài)時(shí)輸出功率P出=IU=2×4瓦=8瓦。電源內(nèi)部消耗的電功率P內(nèi)=I2r=4瓦。電源效率η=當(dāng)外電阻R=r時(shí)輸出功率最大，Pm=9瓦。這樣，此題的答案順序分別為“2”、“8”、4、“67%”、“9”。（四）電路設(shè)計(jì)例1

、如圖所示電路中，R0是已知的，要使AB間的總電阻恰等于R0，則R1=______________。分析指導(dǎo)此題是一道最基本的求等效電阻的題目，從電路看4個(gè)電阻的關(guān)系是R1與R0串聯(lián)，再與另一個(gè)R1并聯(lián)，最后與第三個(gè)R1串聯(lián)。要求AB間總電阻為R0，可列出

+R1=R0，3R12+2R0R1=2R0R1+R02R1=練習(xí)1、如圖所示電路，若R兩端的電壓為0.1V，則A、B兩端的電壓為

V；若R消耗的功率為0.1W，則A、B兩端的輸入的功率為

W。(其中R=9Ω

，r=10/9Ω

）ABRRRrrr答案：100，10000例2、兩只燈泡A和B額定電壓都是110V，A的額定功率為60W，B的額定功率為100W，為了把它們接在220V電路上都能正常發(fā)光，并要電路中消耗的電功率最小，應(yīng)采用下面的哪種接法：(如圖)練習(xí)1、把六個(gè)相同的電燈接成圖所示，調(diào)節(jié)變阻器使電燈均正常發(fā)光，甲、乙電路消耗的功率分別為P甲和P乙，因此可以判定 （）A．P甲>3P乙 B．P甲<3P乙C．P甲=3P乙

D．P甲=P乙答案：C答案：B練習(xí)2、設(shè)計(jì)一個(gè)電路，使三盞燈“110V，100W”、“110V，40W”、“110V，25W”接入220V電路，即能正常發(fā)光，又能省電？（五）電路故障分析例1、（97年高考試題）在圖示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、R2及另外兩根導(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筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別連接在電阻器R1的B端和r2的c端，并觀察萬用表指針的示數(shù)。在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是（）(A)直流10V檔；(B)直流0.5A檔；(C)直流2.5V檔；(D)歐姆檔。分析指導(dǎo)使用歐姆檔時(shí)一定要斷開電源，按著題中的接法，如果右邊的線不斷，則歐姆表的兩端加在電源兩端，是不允許的。如果用直流0.5A檔，則量程不夠，因?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)6伏，整個(gè)外電阻R1+R2=15伏，電池內(nèi)阻又很小，電路電流I==0.4安；如果黑表筆接C點(diǎn)，電路電流I′==1