高中物理专题十二讲【第09讲 直流电路和交流电路】

第9讲直流电路和交流电路【知识梳理查漏补缺】【典例精析举一反三】【知识梳理查漏补缺】1．电路的动态变化引起电路特性发生变化主要有四种情况：①滑动变阻器滑动片位置的改变，使电路的电阻发生变化；②电键的闭合、断开或换向（双掷电键）使电路结构发生变化；③非理想电表的接入使电路的结构发生变化．④用电器的短路和断路使电路的结构发生变化【知识梳理查漏补缺】1．电路的动态变化一般的思路是：由某部分电阻变化推断外电路总电阻（R外）的变化，再由全电路欧姆定律讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况（利用部分电路欧姆定律、电路中各元件上的电压关系和电流关系）．rREI外总2．电路故障分析电路故障一般为断路和短路，断路的表现是电路的端电压不为零而电流为零，一般是用电压表测量电路中某两点电压，若电压不为零，则说明这两点与电源的连接完好，断路点就在该两点之间，这样逐渐缩小测量范围即可找到断路点（用电流表也可类似得出）．短路的表现是电流不为零而电压为零．从电路分析角度看，断路可认为是电路中某处电阻增大，短路可认为电路某处电阻减小，因此也可用电路动态分析方法，从其它元件的电流、电压或功率（亮度）情况得到线索进行解答．3．电源的最大输出功率电源输出功率最大的条件为：R＝r，即外电阻等于电源内阻，此时的最大输出功率为，电源的效率为50%．4rEP2m4．电流表和电压表在电路中的两种情形①理想情况：电流表内阻为零，电压表内阻可视为无穷大，都对电路没有影响．在分析和计算时，常将电流表视为短路，将电压表视为断路；②实际情况：可将电流表看作阻值为其内阻、能测量其本身电流的特殊电阻串入电路中，可将电压表看作阻值为其内阻、能测量其本身电压的特殊电阻并入电路中．5．交流电的有效值交流电的有效值的概念是根据电流的热效应规定的，具有等效的含义．理解其概念时应注意“三同”，即：“相同电阻”、“相同时间”、“产生的热量相同”．在交流电路中，电表的测量值，计算电功、电功率用的电流和电压值，电器设备上所标的额定电流和电压值均指的是有效值．6．理想变压器的规律①变压器的输入功率等于输出功率，且输出功率随负载的变化而变化，输入功率随输出功率变化而变化；②由可知：，即变压器副线圈两端电压由原、副线圈的匝数比和输入电压U1决定；③变压器副线圈上的电流由副线圈的输出电压和负载决定，即．2121nnUU1122UnnURUI2221nn【典例精析举一反三】例1在如图所示的电路中，电源电动势为E.设电流表的示数为I.电压表的示数为U，电容器C所带的电荷量为Q.将滑动变阻器R1的滑动触头P向上移动，待电流达到稳定后，则与P移动前相比（）类型一：闭合电路的动态变化规律A．若电源内阻不可忽略，则U减小B．若电源内阻不可忽略，则I增大C．若电源内阻不可忽略，则Q减小D．若电源内阻可以忽略，则Q减小【解析】设滑动变阻器的触头上部分电阻为x，则电路的总电阻为,滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，并联支路电阻x增大，故路端电压变大，同时并联部分的电压变大，故通过电流表的电流增大，故选项A正确.2211总RxRxRrR类型二：实际电表对电路中的影响例2如图所示，用同一电路测量一未知电阻Rx，两次测量分别用不同的电流表和电压表，且R0保持不变.第一次测量读数为3V、4mA,第二次测量读数为4V、3.9mA，则可推断Rx的测量值比较准确的是______Ω,该值与真实值比较_______(填“偏大”“偏小”或“相等”).【解析】设三个完全相同的电压表的电阻均为R，通过的电流分别为I1、I2、I3，而由并联电路的规律有：I1=I2+I3，所以有，即有U1=U2+U3所以，U2=U1－U3=3V．RURURU321V1V2V3类型三：闭合电路中的功率关系例3如图所示的电路中，电源电动势E=9V，电阻R1=2.5Ω，R2=3Ω，当电阻箱Rx调到3Ω时，电流表的示数为2A．求：（1）电源的内电阻；（2）调节电阻箱，使电流表的示数为1.8A时，电阻R2消耗的电功率．【解析】（1）设S2断开时消耗的功率为P1，则：代入数据可以解得r=1Ω.（2）设S2闭合时R1两端的电压为U，消耗的功率为P2，则：解得U=84V由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir代入数据可以解得I=26A流过R1的电流为IR1，流过电动机的电流IM，4AA218411RRUI1211)(RrREPRUP22而IM+IR1=I解得IM=22AUIM=P出+IM2R0代入数据可以解得P出=1606W.类型四：变压器的有关问题例4如图所示，一理想变压器原线圈匝数n1=1100匝，副线圈匝数n2=180匝，交流电源的电压U1=，电阻R=45Ω，电压表、电流表均为理想电表，则（）A．交流电的频率为50HzB．A1的示数约为0.13AC．A2的示数约为1.1AD．V的示数为36Vt120sin2220【解析】因为变压器的匝数与U1不变，所以U2不变．当S断开时，因为负载电阻增大，故次级线圈中的电流I2减小，由于输入功率等于输出功率，所以I1也将减小，C正确；因为R1的电压减小，故R2、R3两端的电压将增大，I3变大，B正确．