2011届高中物理二轮复习第12讲 专题6A直流电路和交流电路的分析与计算(知识要点)

物理（广东）专题六电路、电与磁的转化222123..1LRSUIREIRrWUItQIRtUWQUItIRttR电阻定律：欧姆定律①部分电路欧姆定律：②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，电热公式是①对纯电阻而言，电功等于电热．直流电路的基：本概念和规律2()4WQWUItQIRt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：，这时电功只能用计算，电热只能用计算，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．电源的功率与效率22...()PPIEPPIrPPIUPUIUPEIERREPUIRr内内外外外．外外①电源的功率：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：②电源内阻消耗功率：是电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算式为：③电源的输出功率：外电路上消耗的功率，计算式为：④电源的效率：⑤电源的输出功率与外电阻的关系：电源的输出功率：222.()4ERrrR2611450%.12sinsinsin2mmmmPRERrPrEnBSweEwtuUwtiwt外因此作出与的关系如图所示，由图可以看出：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正弦交流电．交变电流的函数表达式感应电动势最大值：瞬时电动势：瞬时电压：瞬时电流：．交变电流的产生及变化规律3．交变电流的“四值”瞬时值最大值平均值有效值重要关系式e=Emsinwti=ImsinwtEm=nBSw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12mEE12mUU12mII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是一个特殊的瞬时值，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12342333112422144323232.PPPPPPPUnUnIIUnIUnIUUUIII．，，，，线线线远距离输电的几个基本关系：①功率关系②电压、电流关系323223222.()PUUPIUURPPIUIRRU．：线线线线线线线③输电电流：④输电导线上损耗的电功率1．电路的动态分析问题例1：如图612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中电流的变化值D．L1上电压的变化值小于L2上电压的图612【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．RAB随Pb间的电阻增大而增大．第二种：如图乙所示的分压电路．122112212121--1.ABaPbPaPABaPaPaPaPaPABABABABRAPRPBRPabRRRRRRRRRRRRRPRPaRRRRPbRRR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001232200004/4.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2开关的闭合、断开或换向(双掷开关第三种：)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“REIIRr外总总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的变化，再由全电路欧姆定律讨论干路电流的变化，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．同类变式1：(2009·重庆卷)某实物投影机有10个相同的强光灯L1～L10(24V/200W)和10个相同的指示灯X1～X10(220V/2W)，将其连接在220V交流电源上，电路见图613，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则()图613A．X1的功率减小，L1的功率增大B．X1的功率增大，L1的功率增大C．X2功率增大，其他指示灯的功率减小D．X2功率减小，其他指示灯的功率增大【解析】L2灯丝烧断后电路的总电阻增大，电路中总电流减小，流过其他指示灯、强光灯的电流都减小，消耗的功率都减小，两端的电压都减小，则X2两端电压增大，消耗的功率也增大，C正确．答案：C例2：(2009·南京模拟)如图614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()图614A．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3232222222122121D-RVRVVAARRUIUURIIUUUUUUIIRD【解析】答案：总当出现火情时，因温度升高阻值减小，使副线圈回路中的减小，由知，因不变则不变，变大，变大，变大．由知减小，又因为，得减小，综上所述只有选项正确．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2：一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R，设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2.当R增大时()A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大【解析】理想变压器的特点是输入功率等于输出功率，当负载电阻增大时，由于副线圈的电压不变，所以输出电流I2减小，导致输出功率P2减小，输入功率P1减小；输入的电压不变，所以输入的电流I1减小，B正确．答案：B