电路的基本规律及其应用课件.ppt
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- 电路 基本 规律 及其 应用 课件
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1、一、电源的电动势一、电源的电动势1定义:定义:非静电力把正电荷从电源负极移送到正极所做的非静电力把正电荷从电源负极移送到正极所做的 功和移送功和移送 的比值的比值2公式表达:公式表达:E3物理意义:物理意义:反映电源把其他形式的能转化成电能的本领反映电源把其他形式的能转化成电能的本领 大小的物理量,在数值上等于非静电力把大小的物理量,在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在的正电荷在 电源内部从电源内部从 移送到移送到 所做的功所做的功电荷量电荷量负极负极正极正极二、欧姆定律二、欧姆定律1内容:内容:导体中的电流跟导体两端的电压成导体中的电流跟导体两端的电压成 ,跟导,跟导体体 的电阻成的电阻成
2、 2公式表达:公式表达:.3适用条件:适用条件:适用于金属导体导电和电解质溶液导电,用适用于金属导体导电和电解质溶液导电,用 于于 电路电路正比正比反比反比纯电阻纯电阻三、闭合电路的欧姆定律三、闭合电路的欧姆定律1闭合电路闭合电路(1)组成组成内电路:内电路:的电路的电路,内电阻所降落的电内电阻所降落的电 压称为压称为 .外电路:外电路:的电路的电路,其两端电压称为外其两端电压称为外 电压或路端电压电压或路端电压.电源内部电源内部内电压内电压电源外部电源外部(2)内、外电压的关系:内、外电压的关系:E .U外外U内内2闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(1)内容:闭合电路中的电流跟电源的电动
3、势成内容:闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ,跟内、,跟内、外电路的电阻之和成外电路的电阻之和成 (2)公式公式正比正比反比反比I=(只适用于纯电阻电路)(只适用于纯电阻电路)E=(适用于任何电路)(适用于任何电路)U外外+U内内3路端电压与外电阻的关系路端电压与外电阻的关系(1)一般情况:根据一般情况:根据UIR R 可知,当可知,当R增大增大 时,时,U (2)特殊情况特殊情况增大增大外电路断路时,外电路断路时,R为无穷大,为无穷大,I=0,U=.外电路短路时,外电路短路时,R=0,U=0,I=.E4路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系(1)关系式:关系式:U .(2)UI图象如图图象
4、如图721所示所示图中直线的斜率表示图中直线的斜率表示 大小,直线与纵轴的交大小,直线与纵轴的交点的纵坐标表示电源点的纵坐标表示电源 的大小的大小当当r0(理想电源理想电源)时,路端电压不随电流的变化而变化,时,路端电压不随电流的变化而变化,此时此时U外外E.电源内阻电源内阻电动势电动势EIr图图7215闭合电路中的功率闭合电路中的功率EIIU外外I2r,EI是电源的是电源的 ,UI是是 的功率,的功率,I2r是电源内阻的功率是电源内阻的功率总功率总功率外电路外电路 对于对于UI图象中纵轴不从零开始的情况,直线与纵轴图象中纵轴不从零开始的情况,直线与纵轴交点的纵坐标仍表示电源的电动势,直线的斜
5、率仍为电交点的纵坐标仍表示电源的电动势,直线的斜率仍为电源的内阻,但内阻并不等于纵轴和横轴的截距之比源的内阻,但内阻并不等于纵轴和横轴的截距之比四、串、并联电路四、串、并联电路1串、并联电路的特点串、并联电路的特点电路电路特点特点串联电路串联电路并联电路并联电路电流电流特点特点通过各个用电器的电流通过各个用电器的电流 总电流等于各个支路上的总电流等于各个支路上的电流之和电流之和电压电压特点特点总电压等于各部分电路总电压等于各部分电路电压之和电压之和总电压和各个支路上的电总电压和各个支路上的电压压 相等相等相等相等电路电路特点特点串联电路串联电路并联电路并联电路总电阻总电阻总电阻等于各个电阻总电
6、阻等于各个电阻之和之和总电阻的倒数等于各个电总电阻的倒数等于各个电阻的阻的 之和之和功率功率分配分配功率之比等于功率之比等于 之之比比功率之比等于电阻的功率之比等于电阻的 之比之比倒数倒数倒数倒数电阻电阻2几个有用的结论几个有用的结论(1)串联电路的总电阻串联电路的总电阻 电路中任意一个电阻,电路中任意电路中任意一个电阻,电路中任意 一个电阻值变大或变小时,串联的总电阻一个电阻值变大或变小时,串联的总电阻 (2)并联电路的总电阻并联电路的总电阻 电路中任意一个电阻,任意一个电电路中任意一个电阻,任意一个电 阻值变大或变小时,电路的总电阻变大或变小阻值变大或变小时,电路的总电阻变大或变小大于大于
7、变大或变小变大或变小小于小于 在求两个电阻在求两个电阻R1和和R2的并联电阻时,可直接利用的并联电阻时,可直接利用R总总 计算,但涉及三个电阻计算,但涉及三个电阻R1、R2和和R3并联时,并联时,R总总 ,应用,应用 来求来求1电源的总功率电源的总功率 P总总EIP内内P外外I2(Rr)2电源的内耗功率电源的内耗功率 P内内I2rP总总P出出3电源的输出功率电源的输出功率 P出出UII2R4电源的输出功率与外电路电阻的关系电源的输出功率与外电路电阻的关系如图如图722所示:所示:P出出I2R(1)当当Rr时,电源的输出功率最大,时,电源的输出功率最大,Pm(2)当当R向接近向接近r阻值的方向变
8、化时,阻值的方向变化时,P出出增大;当增大;当R向远离向远离r阻值的方向变化时,阻值的方向变化时,P出出减小减小图图7225电源的效率电源的效率 100%100%100%R越大,越大,越大,当越大,当Rr时,时,P外外最大,最大,50%.1当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有当电源的输出功率最大时,效率并不是最大,只有50%.当当R时,时,100%,但此时,但此时P出出0,无实际,无实际意义意义2对于内、外电路上的固定电阻,其消耗的功率根据对于内、外电路上的固定电阻,其消耗的功率根据PI2R来判断,与输出功率大小的判断方法不同来判断,与输出功率大小的判断方法不同1关于闭合电路的性质,下
9、列说法正确的是关于闭合电路的性质,下列说法正确的是 ()A外电路断路时,路端电压最大外电路断路时,路端电压最大B外电路短路时,电源的功率最大外电路短路时,电源的功率最大C外电路电阻变大时,电源的输出功率变大外电路电阻变大时,电源的输出功率变大D不管外电路电阻怎样变化,其电源的内、外电压不管外电路电阻怎样变化,其电源的内、外电压 之和保持不变之和保持不变解析:解析:由闭合电路欧姆定律可知:由闭合电路欧姆定律可知:EU外外U内内,当外电,当外电路断路时,即路断路时,即I0,此时,此时U外外E,路端电压最大;外电,路端电压最大;外电路短路时,电路中电流最大,此时,电源的功率也最大;路短路时,电路中电
10、流最大,此时,电源的功率也最大;电源的输出功率,即外电路消耗的功率电源的输出功率,即外电路消耗的功率PI2R ,只有当,只有当Rr时,电源的输出时,电源的输出功率最大,故功率最大,故A、B、D正确,正确,C错误错误答案:答案:ABD1电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻电路的动态分析问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化,一处变化又引器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化,一处变化又引起了一系列的变化,对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧起了一系列的变化,对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律,部分电路欧姆定律,串、并联电路中电压和电流姆定律,部分电路
11、欧姆定律,串、并联电路中电压和电流的关系的关系2分析这类问题的一般步骤是:分析这类问题的一般步骤是:(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化(2)根据局部电阻的变化,确定电路的外电阻根据局部电阻的变化,确定电路的外电阻R外总外总如何变化如何变化(3)根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律I总总 ,确定电路的总电流,确定电路的总电流 如何变化如何变化(4)由由U内内I总总r确定电源的内电压如何变化确定电源的内电压如何变化(5)由由U外外EU内内确定电源的外电压如何变化确定电源的外电压如何变化(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的
12、电压如由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如 何变化何变化(7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何 变化变化由以上步骤可以看出,解决此类问题,基本思路是由以上步骤可以看出,解决此类问题,基本思路是“局部局部整体整体局部局部”,同时要灵活地选用公式,每一步推导都,同时要灵活地选用公式,每一步推导都要有确切的依据要有确切的依据 电路的动态分析问题还可以用极限法来分析,即因电路的动态分析问题还可以用极限法来分析,即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑
13、至两个极端去讨论端分别滑至两个极端去讨论2.如图如图723所示,电源所示,电源 内阻不可忽略,已知内阻不可忽略,已知R1为半导为半导 体热敏电阻,而热敏电阻的阻体热敏电阻,而热敏电阻的阻 值随温度的升高而变小,值随温度的升高而变小,R2为为 锰铜合金制成的可变电阻,当锰铜合金制成的可变电阻,当 发现灯泡发现灯泡L的亮度逐渐变暗时,可能的原因是的亮度逐渐变暗时,可能的原因是()AR1的温度逐渐降低的温度逐渐降低 BR1受到可见光的照射受到可见光的照射CR2的阻值逐渐增大的阻值逐渐增大 DR2的阻值逐渐减小的阻值逐渐减小图图723解析:解析:灯泡灯泡L的亮度变暗,说明流过灯泡的电流减小,其的亮度变
14、暗,说明流过灯泡的电流减小,其原因可能是原因可能是R1的阻值增大或的阻值增大或R2的阻值减小引起的,半导体的阻值减小引起的,半导体热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,故可能的原因是热敏电阻的阻值随温度的升高而减小,故可能的原因是R1的温度降低或的温度降低或R2的阻值减小,的阻值减小,A、D正确,正确,B、C错误错误答案:答案:AD1电路的简化:把电容器处的电路作为断路,简化电路时电路的简化:把电容器处的电路作为断路,简化电路时 可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上2电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器
15、 同支路的电阻相当于导线同支路的电阻相当于导线3电压变化带来的电容器的变化:电路中电流、电压的变电压变化带来的电容器的变化:电路中电流、电压的变 化可能会引起电容器的充、放电化可能会引起电容器的充、放电4含源电路的处理方法:在直流电路中,如果串联或并联含源电路的处理方法:在直流电路中,如果串联或并联了电容器应该注意,在与电容器串联的电路中没有电流,了电容器应该注意,在与电容器串联的电路中没有电流,所以电阻不起降低电压的作用,但电容器两端可能出现所以电阻不起降低电压的作用,但电容器两端可能出现电势差,如果电容器与电源并联,电路中有电流通电势差,如果电容器与电源并联,电路中有电流通过电容器两端的充
16、电电压不是电源电动势过电容器两端的充电电压不是电源电动势E,而是路端,而是路端电压电压U.求解电容器问题,首先弄清电路结构,找出电容器两求解电容器问题,首先弄清电路结构,找出电容器两极板的电势的高低,并由此判断出极板上的带电性质由极板的电势的高低,并由此判断出极板上的带电性质由闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律以及串并联的规律闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律以及串并联的规律找出极板两端电压,从而得到所带电荷量的数值该类问找出极板两端电压,从而得到所带电荷量的数值该类问题可以和电容器的动态分析、带电粒子在电场中的运动结题可以和电容器的动态分析、带电粒子在电场中的运动结合起来进行考查合起来进行考
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