高考物理第二轮复习课件11 直流电路和交流电路的分析与计算

专题六电路、电与磁的转化2           1123.RILSURERrUItQIRtIW电阻定律：　欧姆定律部分电路欧姆定律：　全电路欧姆定律：电功和电热电功就是电场力做的功，公式是　；由焦耳定律知，　．直流电路的基本概念和规律（）①②（）（）电热公式是　　　①对纯电阻而22UUIWQtIRttR　　　言，电功等于电热：　②对非纯电阻电路(如电动机和电解槽)，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或化学能等其他形式的能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用W=UIt计算，电热只能用Q=I2Rt计算，两式不能通用．③电流流经纯电阻电路，消耗的电能全部转化为内能；流经非纯电阻电路，消耗的电能一部分转化为内能，另一部分转化为其他形式的能．(4)电源的功率与效率①电源的功率P：也称为电源的总功率，是电源将其他形式的能转化为电能的功率，计算式为：P=IE②电源内阻消耗功率P内：是电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算式为：P内=I2r.③电源的输出功率P外：外电路上消耗的功率，计算式为：P外=IU外.④电源的效率：⑤电源的输出功率与外电阻R的关系：电源的输出功率：因此作出P外与R的关系如图所示，由图可以看出：PUIPEIUE外　2222()()4REEPUIRrRrrR外2      2.                                       450%  12sinsinmmmmErnRrPEBSEtUteu　正当时，电源的输出功率最大，，此时电源效率　在匀强磁场中，绕垂直于磁场方向的轴匀速转动的线圈产生的是　　电．交变电流的函数表达式感应电动势最大值：　瞬时电动势：　　瞬时电弦交流．交变电流的产生及压：　变化规律              i  snmEitR瞬时电流：　瞬时值最大值平均值有效值重要关系式e=Emsinti=ImsintEm=nBS物理意义反映不同时刻交流电的大小和方向也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围是指交流电图象中图线与时间轴所围成的面积跟时间的比值交流电和直流电通过相同阻值的电阻，在相同的时间内产生的热量相等Ent3．交变电流的“四值”12mEE12mUU12mII瞬时值最大值平均值有效值注意点生活用电的电压为220V其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV是一个特殊的瞬值，是瞬时值变化的制约值不能用来求解对于非正弦交变电流的有效值，以上关系式不成立，应根据定义来求应用范围计算闪光电器(如霓虹灯)的闪光时间等计算电容器的耐压值计算通过导体的电荷量q计算交流电通过导体产生的热量、电功以及确定熔丝的熔断电流122EEE4.变压器和远距离输电．(1)变压器原、副线圈基本量的关系功率关系P1=P2电压关系,与负载、副线圈的个数多少无关电流关系(1)只有一个副线圈：(2)多个副线圈：I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn或U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn1122UnUn1221InIn(2)输出原理图：(3)远距离输电的几个基本关系：①功率关系P1=P2，P3=P4，P2=P线+P3..②电压、电流关系3311242214432323,UUUIIIUnUnIIUnIUnI线线．，方法指导：1．电路的动态问题分析方法：(1)局部→整体→局部分析法．(2)结论法：“串反并同”．2．电路故障检查、分析方法：(1)检查方法：电压表检查法、电流表检查法、欧姆表检查法．(2)分析方法：假设推断法(见例4、例5)．3．非正弦式电流的有效值的求法：根据一个周期内热效应等效进行计算．222333I.PUPURUU线线输电电流：　　③2222.()PIIRRUPU线线线线线线输电导线上损耗的电功率：　　　④　1．电路的动态分析问题【例1】如图所示的电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，下面判断正确的是()A．L1和L3变暗，L2变亮.B．L1变暗，L2变亮，L3亮度不变.C．L1中电流的变化值大于L3中电流的变化.D．L1上电压的变化值小于L2上电压的变化值.【切入点】按局部电阻变化→总电阻变化→总电流变化→路端电压变化→其他量变化的思路着手分析．【解析】当触头P向右移动时，电阻R变大，总电阻变大，总电流变小，所以灯L1变暗；内阻、R0与L1上电压变小，所以最终L2两端的电压变大，L2变亮；由于L2中电流变大，总电流减小，所以L3中电流减小，灯泡L3变暗，L2中电流变大，L3中电流减小，总的变化是相抵的效果，合起来才是灯L1中电流的变化，所以L3中电流的变化更大一些，灯L1上的电压与R0及内电压变化的总和才等于L2上电压的变化．答案：AD【点评】1.引起电路特性发生变化主要有三种情况：(1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化；滑动变阻器常见三种接法的特点：第一种：如图甲所示的限流式接法．第二种：如图乙所示的分压电路RAB随Pb间的电阻增大而增大1221121212 11       2ABaPbPaPABaPaPaPaPaPABABABABRAPRPBRPabRRRRRRRRRRRRRPRPaRRPbRRRRR电路总电阻等于段并联电阻与段电阻的串联．当由滑至时，因为，增大，所以电路的总电阻持续减小；若点反向移动，则持续增大．当滑动头在点时，取最大值；滑动头在点时，取最小值00123220000       -(-),4     /4.abababababababRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRR如图丙所示的并联式电路．设两支路的阻值被分为、，且，其中为定值．则总电阻所以随与之差的增大而减小，随两者之差的减小而增大，且当相差最小时，有最大值，相差最大时，有最小值．若两支路阻值相差可减小至零，则有最大值第三种：R有最大值，相差最大时，R有最小值．若两支路阻值相差可减小至零，则R有最大值R0/4.(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)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．2．进行动态分析的常见思路是：由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I总=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．此类电路动态分析判断题体现了电路的“局部影响整体，整体制约局部”的规律．判断中切忌凭直觉、想当然，每一判断都必须以有关的电路规律为依据．ERr【同类变式1】(2011·株洲二中模拟)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U1和U2，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．U1U2D．U1U2【解析】滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小．与电阻串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗．U1减小，U2增大，而路端电压U=U1+U2减小，所以U1的变化量大于U2的变化量，选BD.【例2】如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是()A．A1的示数不变，A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大，V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小2221221322232221DRVVRVAARURIURUIIUUUUUUIIR当出现火情时，因温度升高阻值减小，使副线圈回路中的总减小，由知，因不变则不变，变大，【解析】变大，变大．由知减小，又因为得减小，综上所述只有选项正确．出现火情热敏电阻温度升高，电阻减小．根据变压器电路多个量之间的关①系【切进入点②】行分析．【点评】本题是含变压器电路的动态分析题，解题的关键是:①要知道半导体热敏电阻的特点——温度升高电阻减小；②V1的示数是原线圈的电压，而V2的示数不是副线圈的电压；③交流电路的相关计算用交流电的有效值，运用变压器和恒定电流规律去处理．【同类变式2】(2011·福建卷)图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比n1∶n2=5∶1，电阻R=20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光．下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u=20sin(50)V.B．只断开S2后，L1、L2均正常发光.C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W.t222220sin(100BC)VAuutSLUPRR总总由图乙知电压的表达式，故．断开，变暗，．根据可知变大，输出功率变小错错，【解错析】．D答案：2．变压器电路问题.【例3】如图所示，理想变压器原线圈Ⅰ接到220V交流电源上；副线圈Ⅱ的匝数是30，与一标有“12V,12W”的灯泡相连，灯泡正常发光；副线圈Ⅲ的输出电压是110V，电流强度0.4A.求：(1)副线圈Ⅲ的匝数；(2)原线圈Ⅰ的匝数及它的电流强度．22322232333123011011030121275()UVnUVUnUnnUnU理想变压器原线圈两端电压跟每个副线圈两端电压之比都等于原、副线圈匝数之比，由于有两个副线圈原、副线圈中的电流跟它们的匝数并不成反比，但输入功率等于输出功率．，，因为【解析】所以匝，．11221232233,, UnUnPPPUnUn对一个原线圈，多个副线圈的变压器问题【切应根据进行分入点】析计算．111112222123233111255 2202203012 12W0.4110W56W50()0.2556A.220AUVUnUnnUnUPPPPIUPIU因为，所匝以，则【点评】解决变压器电路问题，要抓住以下几点：(1)理想变压器各线圈两端电压与匝数成正比的关系，不仅适用于原、副线圈只有一个的情况，而且适用于多个副线圈的情况；(2)在任何情况下，输入功率等于输出功率；(3)变压器电路分为原线圈电路和副线圈电路，在原线圈电路里，原线圈相当于特殊负载，有电压、电流，但不消耗电能，电压与电流之间不遵守欧姆定律，但整个电路仍遵守直流电路的有关规律．在副线圈电路里，副线圈相当于无内阻电源，整个电路遵守直流电路的有关规律．3．电路故障分析判断【例4】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【切入点】电路故障问题用假设推断法分析．【解析】假设R1断路，因为R1、L1并联电路总电阻一定小于L1的电阻，所以R1断路后干路总电阻增大，干路电流减小，由R2、R3、R4与L2组成的电路电压与内电压均减小，由全电路欧姆定律知灯泡L1两端的电压增大，故L1变亮．又因为灯泡L2两端的电压与由R2、R3、R4和组成的电路电压相等，所以灯泡L2两端的电压减小，灯L3变暗，电流表读数也变小.这与题设条件一致，原假设成立，所以选项A正确．假设R2断路，由R3、R4与L2组成的电路电阻增大，干路总电阻也增大，干路电流减小，R1、L1并联电路电压减小，灯L1变暗，与题设条件不同，原假设不成立，B错.假设R3短路，由R2、R4与L2组成电路电阻减小，干路电流增大，所以灯泡L1两端的电压增大，L1变亮．又