3闭合电路欧姆定律1文档格式.docx
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(I、R间关系)
③U=E-Ir(U、I间关系)④
(U、R间关系)
从③式看出:
当外电路断开时(I=0),路端电压等于电动势。
而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(有微弱电流)。
当外电路短路时(R=0,因而U=0)电流最大为Im=E/r(一般不允许出现这种情况,会把电源烧坏)。
电动势与路端电压的比较:
【例1】《创新设计》P115应用1
2.闭合电路的U-I图象。
右图中a为电源的U-I图象;
b为外电阻的U-I图象;
两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;
该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率;
a的斜率的绝对值表示内阻大小;
b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;
当两个斜率相等时(即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大(可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半)。
【例2】如图所示,图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线,图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω,则这只定值电阻的阻值为______Ω。
现有4只这种规格的定值电阻,可任意选取其中的若干只进行组合,作为该蓄电池组的外电路,则所组成的这些外电路中,输出功率最大时是_______W。
3.动态变化电路的讨论。
《创新设计》P116
【例3】《创新设计》P116【例1】
【例4】如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮
C.ΔU1<
ΔU2D.ΔU1>
ΔU2
4.滑动变阻器的两种特殊接法。
在电路图中,滑动变阻器有两种接法要特别引起重视:
⑴右图电路中,当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,到达中点位置时外电阻最大,总电流最小。
所以电流表A的示数先减小后增大;
可以证明:
A1的示数一直减小,而A2的示数一直增大。
⑵右图电路中,设路端电压U不变。
当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小;
总电流I逐渐增大;
RX两端的电压逐渐增大,电流IX也逐渐增大(这是实验中常用的分压电路的原理);
滑动变阻器r左半部的电流I/先减小后增大。
【例5】如图所示,电路中ab是一段长10cm,电阻为100Ω的均匀电阻丝。
两只定值电阻的阻值分别为R1=80Ω和R2=20Ω。
当滑动触头P从a端缓慢向b端移动的全过程中灯泡始终发光。
则当移动距离为____cm时灯泡最亮,移动距离为_____cm时灯泡最暗。
3闭合电路欧姆定律
(2)
5.电源的功率和效率。
《创新设计》P118
【例1】《创新设计》P118应用1
【例2】《创新设计》P118应用2
【例3】《创新设计》P11【例1】
【例4】《创新设计》P11【例2】
6.黑盒问题。
如果黑盒内只有电阻,分析时,从阻值最小的两点间开始。
【例5】如图所示,黑盒有四个接线柱,内有4只阻值均为6Ω的电阻,每只电阻都直接与接线柱相连。
测得Rab=6Ω,Rac=Rad=10Ω。
Rbc=Rbd=Rcd=4Ω,试画出黑盒内的电路。
二、综合例析
【例6】如图所示的电路中,定值电阻R=3Ω,当开关S断开时,电源内、外电路消耗的功率之比为1∶3;
当开关S闭合时,内、外电路消耗的功率之比为1∶1.求开关S闭合前和闭合后,灯泡L上消耗的功率之比(不计灯泡电阻的变化).
【例7】在如图所示的电路中,R1=2Ω,R2=R3=4Ω,当电键K接a时,R2上消耗的电功率为4W,当电键K接b时,电压表示数为4.5V,试求:
(1)电键K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;
(2)电源的电动势和内电阻;
(3)当电键K接c时,通过R2的电流.
【例8】在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω;
电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω;
电容器的电容C=100μF.电容器原来不带电.求接通电键K后流过R4的总电量.
针对训练
1.关于闭合电路,下列说法中正确的是
A.闭合电路中,电流总是从电势高的地方流向电势低的地方
B.闭合电路中,电源的路端电压越大,电源的输出功率就越大
C.闭合电路中,电流越大,电源的路端电压就越大
D.闭合电路中,外电阻越大,电源的路端电压就越大
2.用电动势为E、内阻为r的电源对外电路供电,下列判断中正确的是
①电源短路时,路端电压为零,电路电流达最大值②外电路断开时,电路电压为零,路端电压也为零③路端电压增大时,流过电源的电流一定减小④路端电压增大时,电源的效率一定增大
A.①B.①③C.②④D.①③④
3.如图1—30—2所示,直线A为电源的U—I图线,直线B为电阻R的U—I图线,用该电源和电阻组成闭合电路时,电源的输出功率和电路的总功率分别是
A.4W、8WB.2W、4W
C.4W、6WD.2W、3W
4.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线.抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线.若A、B的横坐标为1A,那么AB线段表示的功率等于
A.1WB.3W
C.2WD.2.5W
5.在如图所示的电路中,R1、R2为定值电阻,R3为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r.设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U.当R3滑动触点向图中a端移动,则
A.I变大,U变小B.I变大,U变大
C.I变小,U变大D.I变小,U变小
6.调整如图所示电路的可变电阻R的阻值,使电压表V的示数增大ΔU,在这个过程中
A.通过R1的电流增加,增加量一定等于ΔU/R1
B.R2两端的电压减小,减少量一定等于ΔU
C.通过R2的电流减小,但减少量一定小于ΔU/R2
D.路端电压增加,增加量一定等于ΔU
7.某闭合电路的路端电压U随外电阻R变化的图线如图所示,则电源的电动势为_______,内电阻为_______,当U=2V时,电源的输出功率为_______.
8.在如图所示的电路中,电源的内阻不可忽略不计,已知R1=10Ω,R2=8Ω.S与1连接时,电流表的示数为0.2A;
将S切换到2时,可以确定电流表的读数范围是_______.
9.如图所示,电路中电阻R1=8Ω,R2=10Ω,R3=20Ω,电容器电容C=2μF,电源电动势E=12V,内电阻r不计,开关S闭合,当滑动变阻器的阻值R由2Ω变至22Ω的过程中,通过A2的电荷量是_______,A1的读数变化情况是_______(选填“增大”“减小”
“先增后减”“先减后增”).
10.如图所示,变阻器R2的最大电阻是10Ω,R3=5Ω,电源的内电阻r=1Ω,当电键S闭合,变阻器的滑片在中点位置时,电源的总功率为16W,电源的输出功率为12W.此时电灯R1正常发光,求:
(1)电灯阻值R1是多少?
(设R1阻值恒定不变)
(2)当电键S断开时,要使电灯正常工作,应使变阻器的电阻改变多少?
11(12分)如图1—30—11所示的电路中,电源由6个电动势E0=1.5V、内电阻r0=0.1Ω的电池串联而成;
定值电阻R1=4.4Ω,R2=6Ω,R2允许消耗的最大电功率为Pm=3.375W,变阻器开始接入电路中的电阻R3=12Ω,求:
(1)开始时通过电池的电流多大?
电源的输出功率多大?
(2)要使R2实际消耗的功率不超过允许的最大值,可变电阻R3的取值范围是什么?
12(12分)“加速度计”作为测定物体加速度的仪器,已被广泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中,如图所示是“应变式加速度计”的原理图.支架A、B固定在待测系统上,滑块穿在A、B间的水平光滑杆上,并用轻弹簧固接于支架A上,其下端的滑动臂可在滑动变阻器上自由滑动.随着系统沿水平方向做变速运动,滑块相对于支架发生位移,并通过电路转换为电信号从1、2两接线柱输出.
已知滑块质量为m,弹簧劲度系数为k,电源电动势为E,内电阻为r,滑动变阻器总阻值R=4r,有效总长度为L.当待测系统静止时,滑动臂P位于滑动变阻器的中点,且1、2两接线柱输出的电压U0=0.4E.取AB方向为参考正方向.
(1)写出待测系统沿AB方向做变速运动的加速度a与1、2两接线柱间的输出电压U间的关系式.
(2)确定该“加速度计”的测量范围.
3闭合电路欧姆定律(3)
三、电路故障问题的分类解析
1.常见的故障现象
断路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大,此时无电流通过,若电源正常时,即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上,指针发生偏转,则该段电路断路,如电路中只有该一处断路,整个电路的电势差全部降落在该处,其它各处均无电压降落(即电压表不偏转)。
短路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零,此时电路两点间无电压降落,用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮,但电源易被烧坏)
2.检查电路故障的常用方法
电压表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电压表测量各部分电路上的电压,通过对测量电压值的分析,就可以确定故障。
在用电压表检查时,一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。
电流表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电流表测量各部分电路上的电流,通过对测量电流值的分析,就可以确定故障。
在用电流表检查时,一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。
欧姆表检查法:
当电路中断开电源后,可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻,通过对测量电阻值的分析,就可以确定故障。
在用欧姆表检查时,一定要注意切断电源。
试电笔检查法:
对于家庭用电线路,当出现故障时,可以利用试电笔进行检查。
在用试电笔检查电路时,一定要用手接触试电笔的上金属体。
3.常见故障电路问题的分类解析
(1)给定可能故障现象,确定检查方法:
【例1】
(97年高考试题)在如图所示电路的三根导线中,有一根是断的,电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的,为了查出断导线,某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a,再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端,并观察万用表指针的示数,在下列选档中,符合操作规程的是:
A.直流10V挡;
B.直流0.5A挡;
C.直流2.5V挡;
D.欧姆挡。
【例2】
(2000年全国高考试题)如图所示为一电路板的示意图,a、b、c、d为接线柱,a、b与220V的交流电源连接,ab间、bc间、cd间分别连接一个电阻。
现发现电路中没有电流,为检查电路故障,用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点间的电压均为220V。
由此可知:
(A)ab间电路通,cd间电路不通
(B)ab间电路不通,bc间电路通
(C)ab间电路通,bc间电路不通
(D)bc间电路不通,cd间电路通
【例3】
(2000年上海高考试题)某同学按如图所示电路进行实验,实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示:
序号
A1示数(A)
A2示数(A)
V1示数(V)
V2示数(V)
1
0.60
0.30
2.40
1.20
2
0.44
0.32
2.56
0.48
将电压表内阻看作无限大,电流表内阻看作零。
①电路中E,
分别为电源的电动势和内阻,
,
为定值电阻,在这五个物理量中,可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算)。
②由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是。
【例4】
(2001年上海高考试题)如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是:
(A)R1断路(B)R2断路
(C)R3短路(D)R4短路
【例5】某居民家中的电路如图6所示,开始时各部分工作正常,将电饭煲的插头插入三孔插座后,正在烧水的电热壶突然不能工作,但电灯仍正常发光.拔出电饭煲的插头,把试电笔分别插入插座的左、右插孔,氖管均能发光,则:
A.仅电热壶所在的C、D两点间发生了断路故障
B.仅电热壶所在的C、D两点间发生了短路故障
C.仅导线AB间断路
D.因为插座用导线接地,所以发生了上述故障
【例6】如图所示,灯泡A和B都正常发光,R2忽然断路,已知U不变,试分析A、B两灯的亮度如何变化?
1.如图所示,电源E的电动势为3.2V,电阻R的阻值为30Ω,小灯泡L的额定电压为3.0V,额定功率为4.5W,当电键S接位置1时,电压表的读数为3V,那么当电键S接到位置2时,小灯泡L的发光情况是
A.很暗,甚至不亮B.正常发光C.比正常发光略亮D.有可能被烧坏
2.如图1—30—4所示的电路中,闭合电键S后,灯L1和L2都正常发光,后来由于某种故障使灯L2突然变亮,电压表读数增加,由此推断,这故障可能是
A.L1灯灯丝烧断B.电阻R2断路
C.电阻R2短路D.电容器被击穿短路
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