“閉路歐律”題型歸類分析

1、“閉合電路的 歐姆定律”題型歸類分析閉合電路歐姆定律是高屮電學(xué)的核心內(nèi)容，是進(jìn)行電路分析和計算的主耍依據(jù)，也是 歷年高考的熱點.下而通過例題對閉合電路歐姆定律的題型進(jìn)行歸類分析，希望對同學(xué)們有 所啟發(fā).一、電路的動態(tài)分析一個閉合電路就是一個整體，當(dāng)某一局部電路發(fā)牛變化時，會使整個電路的總電阻發(fā) 生變化，隨z會引起一系列連鎖反應(yīng)：干路中的總電流變化一電源的內(nèi)電壓變化一路端電壓 變化f各支路的電壓及電流變化.這時，可根據(jù)串并聯(lián)電路的特點、閉合電路歐姆定律和部分電路歐姒定律進(jìn)行分析.例1.如圖1所示，當(dāng)可變電阻ro的滑動片向右移動時, 下列判斷正確的是：a. 電壓表的讀數(shù)變小b. 電流表的讀數(shù)變小c

2、. 電壓表的讀數(shù)增大d. 電流表的讀數(shù)增人分析與解：由圖可知，當(dāng)滑動片p向右移動時，ro變大，使整個外電路的電肌r變大, 根據(jù)閉合電路歐姆定律i=e/(r+r)nji噸路總電流i減小，路端電壓u=e - ir增大，則電壓 表的讀數(shù)變?nèi)?，選項c正確.根據(jù)串聯(lián)電路的特點，r?兩端的電壓u 2=u-ir|,因uf、1丨， 則lm，通過電阻r2的電流i2=u/r2變大.根據(jù)并聯(lián)電路的特點,通過ro的電流1()=1 - b， 因i j、i2 t ,則io i，電流表的讀數(shù)變小，選項b正確.故本題的正確選項為b、c.點評：電路動態(tài)分析的基木思路是：“部分一整體一部分”，即從某個電阻的變化入手, 市串并聯(lián)規(guī)

3、律先判斷外電路總電阻的變化情況，然后由閉合電路歐姆定律判斷總電流和路端 電壓的變化情況，最后山部分電路的歐姆定律判斷各支路的電流、電壓變化情況.二、功率計算r圖21. 電源的輸出功率：p h,=iu=ie - i2r于外電路是純電阻的電路，電源的輸出功率:門 _ r2n e2re2p 出=/ r =；電源的輸出功率隨外電阻的變化關(guān)系如圖2所示，則:(/? +廠尸(/?-r)2/? + 4r£2 當(dāng) r = i時，pdjmax= 4r 一個輸岀功率(除最大功率外)px'i應(yīng)于兩個不同的外電阻r|和r2,且廠二j&/?2 當(dāng) r<r 時，r f f p 出 f ；當(dāng)

4、 r>r 時，r t -pin i pr2. 電源的效率：n=xloo%=xloo%p,ar + r則rt - n t ,當(dāng)r=r吋，電源的輸出功率最大，但效率僅為50%.例2.如圖3所示，已知電源的內(nèi)阻r=2q,定值電阻r|=0.5q,求：(1) 當(dāng)滑動變阻器r2的阻值為多大時，電阻&消耗的功率最人？ _£ j- r圖3(2) 當(dāng)滑動變阻器r2的阻值為多大時，電源的輸出功率蝕大？(3) 當(dāng)滑動變阻器r?的阻值為多大吋，變阻器消耗的功率最大？ 分析與解：(1)因為ri是定值電阻，-其功率pi=ii2ri，所以當(dāng)r2=0時，ii最大，則電阻r的功率pi最大.(2) 當(dāng)外阻

5、等于內(nèi)阻時電源的輸出功率最大,即rt+ r2=r, r2=r-r|=2q - ().5q=1.5q 時，電源的輸出功率最人.(3) 將電阻&等效到電源內(nèi)部，此吋電源的輸出功率就等于變阻器r2消耗的功率， 等效電源的輸出功率最大時，變阻器消耗的功率也最大.即r2= “+匸0.5q+2q=2.5q時， 變阻器消耗的功率最大.點評：由r=r時電源輸出功率最人的理論處理上述問題時，可將某定值電阻充當(dāng)電源 的內(nèi)阻來處理.例3如圖4所示，電源的電動勢e=24v,內(nèi)阻r=lq,電阻r=2q,m為直流電動機(jī), 其電樞電阻宀1q,電動機(jī)正常工作時，英兩端所接電壓表讀數(shù)為山二21v,求電動機(jī)轉(zhuǎn)變機(jī)械能的功

6、率是多大？分析和解：由閉合電路歐姆定律可得：e=uv+i(r+r),則:e-5r + r24-212 + 1a = 1ahvh nr廠圖4由能量守恒可知電動機(jī)輸出的機(jī)械功率為：pn=iuv-i2r=(lx21 - i2x1)w=2ow點評：含電動機(jī)的直流電器，已不再是純電阻電路，此吋?xì)W姆定律已不適用.電動機(jī)在 正常工作時，除了少部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，人部分電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，這時電功大于電熱, 求機(jī)械功率或其它形式功率要用能的轉(zhuǎn)化和導(dǎo)恒定律解決.三、含有電容器的電路電容器是一個儲存電能的元件，在直流電路中，當(dāng)電容器充、放電時，電路有充電放 電電流.一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路屮就相當(dāng)于一個

7、阻值無限人的元件，在電容 器處電路可看作是斷路分析和計算含冇電容器的直流電路時，關(guān)鍵是準(zhǔn)確地判斷和求出電 容器兩端的電壓，其貝體方法是：1確定電容器和哪個電卩fl并聯(lián)，該電阻兩端的電壓即為電容器兩端的電壓.2.當(dāng)電容器和某-電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時，此電路兩端的電壓即為電容器兩 端的電壓，而與電容器串聯(lián)的電阻可看成導(dǎo)線./?i r2例4.如圖5所示，e=iov,r|=4q, r2=6q, c=30 p f,電池內(nèi)阻可忽略.1(1) 閉合開關(guān)s,求穩(wěn)定后通過ri的電流.e t tc f(2) 然后將開關(guān)s斷開，求這以后通過ri的電量.分析：電容器穩(wěn)定后相當(dāng)于斷路，s斷開前電容器相當(dāng)于和r2并

8、聯(lián)，圖5s斷開后，電容器相當(dāng)于總接接到電源上.s斷開詢后通過r,的電量即為前后兩狀態(tài)下電容 器帶電量之差.e1()解電容器穩(wěn)定后相當(dāng)于斷路，燦3二市(2)斷開s前，電容器兩端的電壓等于r?兩端的電壓，電壓為1尺2,電容器的帶電量 為：qi=ci|r2.斷開s穩(wěn)定后總電流為零，電阻r不分壓，可看成導(dǎo)線，電容器兩端的電壓就等于電 源的電動勢e,電容器的帶電量為：q2=ce.將開關(guān)s斷開后通過&的電量為：aq= q2-qb代入已知數(shù)據(jù)得：q=1.2x10*c.點評：對于與電容器相關(guān)聯(lián)的試題，電容器穩(wěn)定后，在電容器處電路可看作是斷路， 與電容器串聯(lián)的電阻不分壓可看成導(dǎo)線.若要計算電容器中有關(guān)電

9、量等的變化，則要先分析 電容器兩端電壓的變化，再利用aq=cau來計算.例5如圖6所示的電路屮，各個電鍵均閉合，且k2接a,現(xiàn)要使靜止在平行板電容器圖6兩極板z間的帶電微粒向下運動，則應(yīng)該:a. 將k|斷開b. 將k2擲在bc. 將k2擲在cd. 將k3斷開分析與解:開始當(dāng)各個電鍵均閉合且k2接a時，由于電阻r4和ri與電容器串聯(lián)不分壓,此時電容器兩端的電壓等于電阻r2兩端的電壓，微粒在平行板電容器間所受的電場力與重力平衡，處于靜止?fàn)顟B(tài).將k斷開時，電容器將通過電阻r, ri和r2放電，兩極板間的電場強(qiáng)度變?yōu)榱?，?粒向下運動，則選項a正確.將k?擲在b時，電容器與r, &和r3串聯(lián)后接在電源兩端，電容器兩端的電壓等于 電源的電動勢，兩極板間的電場強(qiáng)度增人，電場力人于重力，微粒向上運動，則選項b不 正確.將k2擲在c時，電容器將通過電阻&放電，兩極板間的電場強(qiáng)度變?yōu)榱?，微粒向?