直流电路的分析与计算
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直流电路分析与定理总结直流电路是指电流方向固定的电路,其内部的电压和电流均为直流。
在电路分析中,我们常常需要使用一些电路定理来帮助我们推导和解决问题。
本文将对直流电路分析中常用的几个定理进行总结,包括欧姆定律、基尔霍夫定律、电阻的串并联、电压分压和电流分流定律等。
1. 欧姆定律欧姆定律是直流电路分析的基础,它描述了电流、电压和电阻之间的关系。
根据欧姆定律,电流等于电压与电阻之比,即I=U/R,其中I为电流,U为电压,R为电阻。
欧姆定律适用于电阻为常数的线性电阻元件。
2. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是直流电路分析中常用的定理,它包括基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。
(1)基尔霍夫第一定律(电流定律):在任意一个电路节点,电流的代数和为零。
这意味着电流在节点处的分配与汇总相等。
(2)基尔霍夫第二定律(电压定律):沿着闭合回路的电压代数和为零。
这意味着电压在闭合回路中的升降和消耗相等。
3. 电阻的串并联在直流电路中,电阻可以串联或并联连接。
我们可以利用串并联电阻的等效性来简化电路分析。
(1)电阻的串联:当多个电阻依次连接在电路中时,它们的等效电阻等于各电阻之和,即R=R1+R2+...+Rn。
(2)电阻的并联:当多个电阻并联连接在电路中时,它们的等效电阻等于各电阻倒数之和的倒数,即1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn。
4. 电压分压定律电压分压定律描述了在电路中,电压在串联电阻上按比例分布的关系。
根据电压分压定律,电压分布与电阻值成正比,即U=U1+U2+...+Un。
当电阻值相同时,电压分布均匀;当电阻值不同时,电压分布不均匀,较大电阻上的电压较高。
5. 电流分流定律电流分流定律描述了在电路中,电流在并联电阻上按比例分流的关系。
根据电流分流定律,电流分流与电阻值成反比,即I=I1+I2+...+In。
当电阻值相同时,电流分布均匀;当电阻值不同时,电流分布不均匀,较小电阻上的电流较高。
通过应用欧姆定律、基尔霍夫定律、电阻的串并联、电压分压和电流分流定律,我们可以对直流电路进行准确的分析和计算。
直流电路的分析与计算直流电路是指电流方向不变的电路,它由直流电源、电阻、电感和电容等元件组成。
在实际应用中,对直流电路的分析与计算具有重要意义,能够帮助我们理解电路的工作原理、计算电路参数以及解决相关问题。
本文将对直流电路的分析与计算进行详细阐述。
一、基本理论1. 电压、电流和电阻的关系在直流电路中,电压和电流之间的关系可以通过欧姆定律进行描述。
欧姆定律指出,电阻两端的电压与电流成正比,比例系数为电阻的电阻值,即V=IR。
其中,V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
2. 串联与并联电阻在直流电路中,电阻之间的串联和并联可以通过串并联电阻公式来计算。
串联电阻的计算公式为R=R1+R2+...+Rn,表示各个电阻的电阻值之和。
而并联电阻的计算公式为1/R=1/R1+1/R2+...+1/Rn,表示各个电阻的倒数之和的倒数。
3. 电路的功率与电能功率表示单位时间内产生的能量,电路的功率可以通过乘法关系计算,即P=VI。
其中,P表示功率,V表示电压,I表示电流。
电能表示单位时间内电路所消耗或产生的能量,可以通过功率与时间的乘积进行计算,即E=Pt。
其中,E表示电能,P表示功率,t表示时间。
二、直流电路分析方法1. 基尔霍夫电流定律基尔霍夫电流定律指出,在电路中,任意一个节点的电流进出代数和为零。
此定律可以用来分析节点电流的分布情况。
当直流电路中的各个元件与电源连接形成环路时,还可以运用基尔霍夫电流定律来计算环路电流。
2. 基尔霍夫电压定律基尔霍夫电压定律指出,在电路中,沿着任意一个闭合回路,各个电压源和电阻所产生的电压代数和等于零。
此定律可以用来分析闭合回路中的电压分布情况。
当直流电路中存在多个闭合回路时,可以运用基尔霍夫电压定律来计算闭合回路中的电压。
三、直流电路计算实例为了更好地理解直流电路的分析与计算方法,下面将通过一个实例进行阐述。
假设有一个简单的直流电路,电源电压为10伏特,电阻为5欧姆。
我们需要计算电路中的电流和功率。
直流电路中电压与电流分析与计算在电子学和电工学中,直流电路是一种重要的基础概念。
直流电路通常由直流电源、电阻、电容和电感器等组成。
理解和分析直流电路中的电压和电流,对于设计和维护各种电子设备至关重要。
首先,我们需要明确直流电路中的关键概念。
直流电是电流方向始终保持不变的电流,而交流电的电流方向随时间而变化。
在直流电路中,电压指的是电流通过电阻或其他元件时所产生的电势差。
电流是电荷在单位时间内通过电路的量度。
要计算直流电路中的电压和电流,我们需要使用欧姆定律、基尔霍夫定律和电路分析技巧。
欧姆定律是最基本的电路定律之一。
它说明了电阻、电流和电压之间的关系。
根据欧姆定律,电压等于电流乘以电阻。
这可以表示为V = IR,其中V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
通过欧姆定律,我们可以通过已知电压和电阻来计算电流,或通过已知电压和电流来计算电阻。
基尔霍夫定律也非常有用。
基尔霍夫定律分为两个部分:基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。
基尔霍夫第一定律,也称为节点定律,说明了电流在节点处的守恒。
简而言之,节点定律指出,进入节点的电流等于流出节点的电流。
基尔霍夫第二定律,也称为环路定律,说明了闭合回路中电压的守恒。
简而言之,环路定律指出,沿着闭合回路的总电压等于电压源和各种电阻和电荷元件产生的电压之和。
通过使用基尔霍夫定律和欧姆定律,可以构建和求解复杂的直流电路。
例如,我们可以使用基尔霍夫第一定律来解决电流分支问题,其中电流分为两个或多个分支。
通过将电流分支写成代数方程,并使用基尔霍夫第一定律来总结它们,我们可以计算出每个分支中的电流。
另一个实用工具是电路分析技巧。
电路分析是指使用网络图和各种电路分析方法来解决电流和电压的分布。
例如,我们可以使用串联和并联电路的分析方法来计算电流和电压。
在串联电路中,电流取决于电阻的总和,而电压分为各个电阻。
在并联电路中,电压相同,电流根据电阻的总和分流。
在实际的直流电路分析中,我们还需要考虑电容和电感器。
直流电路分析方法导言:直流电路分析是电子工程中最基本且重要的一门学科。
通过对直流电路的分析,我们可以了解电流、电压和功率的分配情况,从而帮助我们设计和优化电子设备。
本文将介绍几种常用的直流电路分析方法,帮助读者更好地理解和应用它们。
一、基础理论在进一步了解直流电路分析方法之前,我们首先需要明确几个基本概念。
直流电路中电流和电压的分析都是建立在欧姆定律的基础上的。
根据欧姆定律,电流等于电压除以电阻,即I=V/R,其中I表示电流,V表示电压,R表示电阻。
二、串联电路和并联电路的分析方法串联电路和并联电路是直流电路中最基本的两种电路连接方式。
串联电路是指将多个电阻按照顺序连接起来的电路,而并联电路是指将多个电阻按照并行连接起来的电路。
1. 串联电路的分析方法:当我们遇到串联电路时,可以将电路简化为一个总电阻,然后利用欧姆定律计算电流和电压。
首先,将所有的电阻相加得到总电阻R_total,然后将总电阻代入欧姆定律公式,即可求得总电流I_total。
根据欧姆定律,我们还可以通过总电阻和总电流来计算每个电阻上的电压,即V1 = I_total * R1,V2 = I_total * R2,依此类推。
2. 并联电路的分析方法:在分析并联电路时,可以将所有的电阻简化为一个总电阻,然后利用欧姆定律计算电流和电压。
并联电路的总电阻可以通过并联电阻的倒数之和求得,即1/R_total = 1/R1 + 1/R2 + ...。
总电流可以通过总电压除以总电阻求得,即I_total =V_total / R_total。
根据欧姆定律,我们还可以通过总电流和总电阻来计算每个电阻上的电压,即V1 = I_total * R1,V2 = I_total * R2,以此类推。
三、戴维南定理和节点电流法在实际的电路分析中,有时候电路比较复杂,无法通过串并联电路的简化方法进行分析。
这时,我们可以借助戴维南定理和节点电流法来进行电路分析。
直流电路分析与基本电路定律电路是电子学的基础,其中直流电路是最基本的电路形式之一。
本文将探讨直流电路的分析方法和基本电路定律。
一、基本概念介绍直流电路是指电流方向始终保持不变的电路。
在直流电路中,电流从正极流向负极,电压也呈现相同方向。
直流电路常见的元件有电源、电阻、电容和电感。
二、基本电路定律在直流电路分析中,基本电路定律是必不可少的工具。
以下是直流电路中常用的三个基本电路定律:1.欧姆定律欧姆定律是直流电路中最基本的定律之一,它描述了电流、电压和电阻之间的关系。
按照欧姆定律,电流I等于通过电阻的电压V除以电阻值R。
这可以用如下公式表示:I = V / R其中,I表示电流(单位为安培),V表示电压(单位为伏特),R表示电阻(单位为欧姆)。
2.基尔霍夫定律基尔霍夫定律是直流电路中的两个基本定律之一,由德国物理学家基尔霍夫提出。
它包括两个定律,分别是基尔霍夫第一定律和基尔霍夫第二定律。
- 基尔霍夫第一定律(电流定律):在任何一个节点上,流入该节点的电流等于流出该节点的电流之和。
这可以表示为:ΣI_in = ΣI_out其中,ΣI_in表示流入节点的电流之和,ΣI_out表示流出节点的电流之和。
- 基尔霍夫第二定律(电压定律):沿着电路中闭合回路的任意路径,电压之和等于零。
这可以表示为:ΣV = 0其中,ΣV表示沿选定路径的电压之和。
3.功率定律功率定律描述了电路中的功率转换和消耗。
在直流电路中,功率可以通过以下公式计算:P = IV其中,P表示功率(单位为瓦特),I表示电流(单位为安培),V 表示电压(单位为伏特)。
三、直流电路分析方法在分析直流电路时,我们需要利用以上的基本电路定律,并结合串联、并联、电压分压和电流分流等基本电路组合方式。
1.串联电路在串联电路中,电流只有一条路径可走。
根据欧姆定律和基尔霍夫定律,可以求得总电阻和总电压。
2.并联电路在并联电路中,电流可以分流,通过不同的分支。
根据欧姆定律和基尔霍夫定律,可以求得总电流和总电阻。
直流电路的分析方法直流电路分析是电子学中的基础内容之一,在实际应用中有着广泛的应用。
本文将介绍几种常见的直流电路分析方法,包括基本电路定律的应用以及分压定理和分流定理的使用。
一、基本电路定律的应用基本电路定律包括欧姆定律、基尔霍夫定律和电压分配定律,它们是直流电路分析的基础。
1. 欧姆定律欧姆定律表明,在电阻器两端的电压与通过电阻器的电流成正比。
数学表达式为V = IR,其中V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
利用欧姆定律,我们可以求解电阻器的电压和电流。
2. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律包括基尔霍夫电压定律和基尔霍夫电流定律。
基尔霍夫电压定律指出,在闭合的回路中,电压的代数和为零。
基尔霍夫电流定律指出,在节点处,流入该节点的电流等于流出该节点的电流。
通过应用基尔霍夫定律,我们可以分析复杂的直流电路。
3. 电压分配定律电压分配定律适用于并联电阻的电路。
根据电压分配定律,电阻越大,它所承受的电压越大;反之,电阻越小,它所承受的电压越小。
利用电压分配定律,我们可以计算并联电阻中各个电阻上的电压。
二、分压定理的应用分压定理是用于分析有多个电阻串联的电路的一种方法。
根据分压定理,电路中每个电阻上的电压与其阻值成正比。
具体计算分压的公式为Vn = V * (Rn / Rt),其中Vn表示电路中某个电阻上的电压,V表示电路中总电压,Rn表示某个电阻的阻值,Rt表示电路总阻值。
利用分压定理,我们可以确定串联电路中各个电阻上的电压。
三、分流定理的应用分流定理是用于分析有多个电阻并联的电路的一种方法。
根据分流定理,电路中每个电阻上的电流与其导纳成正比。
具体计算分流的公式为In = I * (Gn / Gt),其中In表示电路中某个电阻上的电流,I表示电路中总电流,Gn表示某个电阻的导纳,Gt表示电路总导纳。
利用分流定理,我们可以确定并联电路中各个电阻上的电流。
综上所述,直流电路的分析方法涵盖了基本电路定律的应用、分压定理和分流定理的使用。
直流电路的分析与计算电路是电子学的基础,而直流电路则是电子学中最基本且最简单的一类电路。
直流电路是指电流方向不随时间改变的电路。
对于直流电路的分析和计算,我们可以从电路元件、电压和电流、欧姆定律和基尔霍夫定律等方面进行讨论。
1. 电路元件直流电路的元件主要包括电源、电阻、电容和电感等。
其中,电源是直流电路的能量提供者,常见的直流电源有电池和稳压电源。
电源的电压可以是固定的,例如干电池的电压通常为1.5V;也可以是可调的,例如稳压电源可以调节输出电压。
电阻是直流电路中最常见的元件,其作用是控制电流大小。
电容和电感则分别用来储存和释放电能,对电路的频率特性有一定的影响。
2. 电压和电流在直流电路中,电压和电流是两个基本的物理量。
电压是指电子在电路中受到的作用力大小,用伏特(V)表示;电流是指单位时间内通过一个截面的电子数量,用安培(A)表示。
根据欧姆定律,电流与电压成正比,电阻则是电压和电流之比。
欧姆定律可以表示为U=IR,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
3. 欧姆定律和基尔霍夫定律欧姆定律是直流电路中的基本定律之一。
它描述了电流和电压之间的关系。
根据欧姆定律,电阻的电压等于电流乘以电阻值。
如果一个电路中有多个电阻连接在一起,可以通过串联和并联的方式进行简化。
串联是指电阻按顺序连接,电流依次通过每个电阻;并联是指电阻同时连接在一起,电流在各个电阻中分流。
对于串联电阻,总电阻等于各个电阻之和;对于并联电阻,总电阻的倒数等于各个电阻倒数之和的倒数。
而基尔霍夫定律是直流电路中的另一个基本定律。
它描述了电路中电压和电流的分布关系。
基尔霍夫定律分为节点电流定律和回路电压定律。
节点电流定律指出,在电路中的任意一点,电流进入该节点等于电流离开该节点;回路电压定律指出,在电路中的任意一条回路上,电压的代数和等于零。
4. 直流电路的计算通过欧姆定律和基尔霍夫定律,我们可以对直流电路进行计算。
首先,根据电路的拓扑结构,我们可以绘制电路图。
直流电路的分析直流电路是指电流方向保持不变的电路,其中所有的电流和电压都是恒定的。
在电子学和电气工程中,直流电路分析是基础且重要的一部分,它涉及电流、电压、电阻、电源和电感等元件之间的相互作用和运作原理。
直流电路的基本原理是欧姆定律,它描述了电流、电压和电阻之间的关系。
根据欧姆定律,电流(I)等于电压(V)与电阻(R)之间的比值,可以用以下公式表示:I = V/R。
这个公式是直流电路分析的核心。
除了欧姆定律,直流电路分析还涉及基本的串并联电路和电压分压定律、电流分流定律。
串联电路是指多个电阻依次连接在一起,电流在每个电阻中是相同的,而总电压等于各个电阻的电压之和。
并联电路是指多个电阻平行连接,电压在每个电阻上是相同的,而总电流等于各个电阻电流之和。
在直流电路分析中,电压分压定律和电流分流定律是非常有用的工具。
电压分压定律表明,电压在分压电路中按照电阻值的比例分配。
电流分流定律说明,电流在分流电路中按照电阻的倒数比例分配。
除了以上基本原理和定律,直流电路分析还需要掌握戴维南定理和基尔霍夫定律。
戴维南定理是一种简化电路分析的方法,它可以将复杂的电路转化为简单的等效电路,从而更容易进行计算。
基尔霍夫定律是描述电路中节点电流和环路电压之间关系的定律。
直流电路分析也需要使用理想电压源和理想电流源的概念。
理想电压源提供恒定的电压输出,不受电路负载的影响;理想电流源提供恒定的电流输出,不受电路负载的影响。
在实际的直流电路中,还会存在电阻、电容和电感等元件。
电阻是电流和电压之间的阻碍物,电容可以存储和释放电荷,电感可以存储和释放磁能。
这些元件在直流电路中会产生不同的电压和电流响应,需要通过分析和计算来理解它们的行为和性质。
直流电路分析在实际应用中非常重要,它涉及到电路设计、电路优化、故障诊断和电子设备运作等方面。
对于电子工程师和电路设计师来说,掌握直流电路分析的方法和技巧是必不可少的。
总之,直流电路分析是电子学和电气工程中的基础知识,它涉及电流、电压、电阻、电源和电感等元件之间的相互作用和运作原理。
直流电路的分析与计算1.考点分析:直流电路的分析与计算是高考的热点,可以结合实验的分析进行考查,重点考查欧姆定律的应用及功率的求解.2.考查类型说明: 以选择题与计算题为主,计算题多与电容、电场知识结合,解答这类题的关键在于理解电路的连接.3. 考查趋势预测:直流电路的分析与计算试题在高考中考查的形式可分为两大类:定性分析与定量计算. 定性分析以电路的动态分析为主,由电路中电路结构的变化或电阻的变化,根据两个欧姆定律确定电路中各部分的电流、电压与功率等电学量的变化.定量计算则主要是功率的求解,所涉及的电路可以是纯电阻电路,也可以是非纯电阻电路,可以是线性电阻,也可以是非线性电阻的分析与计算.功率的计算又可以是各种形式的功率,同时还可能会出现与功率有关的效率问题的分析.含电容器电路的分析与计算是综合性较强的切入点,考查过程中可能会结合电场等进行分析与求解. 【知识储备】(1)部分电路欧姆定律内容:导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比.全电路欧姆定律:闭合电路的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比. (2)表达式:RU I= rR E I+=(3)伏安特性曲线(U --I 图象或I —U 图象)①若电阻的电压与电流成线性比例关系,则伏安特性曲线中为一直线,直线的斜率或斜率的倒数表示电阻的大小. ②若电阻的电压与电流成非线性关系,则伏安特性曲线中为曲线,某个状态下的电阻值该状态下的电压与电流之比,曲线的斜率只能用于定性分析电阻的大小关系. ③两种图象的比较:A 为部分电路的U —I 图象,B 为全电路的U —I 图象.直线A 的斜率表示电阻的大小,B 的斜率则表示电源内阻的大小.两直线相交点,则表示把该电阻接入该电源形成闭合电路时对应的U —I 图象. (4)欧姆定律的应用范围:①纯电阻电路(不包含电动机、电解槽等) ②金属导电或电解液导电(气体导电不适用)2.电功与电热,电功率与热功率(1)纯电阻电路: 电功与电热:tRURt I UIt Pt Q W22=====电功率与热功率:RUR I UI P P22==='=.(2)非纯电阻电路: 电功与电热:UItW=,Rt I Q 2=电功率与热功率:UI P =,R I P 2='. (3)用电器接入电路时的约定①纯电阻用电器若无特别说明,则认为电阻恒定;②若用电器的实际功率超过额定功率,则认为用电器将损坏(断路); ③若用电器没注明额定值,则认为可以安全使用. 3.功率与效率 (1)功率:①额定功率与实际功率:额额实实P U U P 2⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛= ②总功率与有用功率:EIP =总,UIP =有用③非纯电阻电路的功率:其它热总P P P +=(2)效率①rR R P P +==总有用η②P 出与外电阻R 的图象关系如图.当R =r 时,电源有最大输出功率,但此时电源的效率为50%. 4.直流电路分析的基本处理思想: (1)电路的简化: ①电路的等效原则:A .无电流的支路可省去;B .电势相等的点可合并;C .理想电压表认为断路,理想电流表则视为短路;D .恒定电流电路中,电容器可作断路处理;E .电路中的接地点处理:若只有一处接地,则该处的电势为零,可能影响其他各地的电势高低,但电路结构不变;若同时有两处接地,则影响电势的同时,对电路结构也将产生影响,此时可视为两接点地为同一点. ②电路的简化方法:A .电流分支法先将各节点标上字母,判定各支路元件的电流方向,按电流方向,自左向右将各元件、节点、分支逐一画出,再加式整理即可. B .等势点排列法标出节点字母,判断出各节眯电势的高低,将各节点按电势高低自左向右排列,再判断各节点间的支路,然后加工整理即可.(2)直流电路的动态分析①引起电路特性发生变化主要有三种情况:A .滑动变阻器滑动片位置的改变,使电路的电阻发生变化;B .电键的闭合、断开或换向(双掷电键)使电路结构发生变化;C .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(外R )的变化,再由全电路欧姆定律rR E I +=外总讨论干路电流总I 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.③分析方法A .程序法基本思路是“部分→整体→部分”.即从阻值变化的的入手,由串并联规律判知R 总的变化情况再由欧姆定律判知I 总和U 端的变化情况最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况.B .结论法----“并同串反”“并同”:是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.“串反”:是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大.C .特殊值法与极限法即因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至两个极端去讨论.一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论. (3)非线性电路的分析与求解、非理想电表的处理.①非线性电路的分析与求解 A .非线性电路包括含二极管电路和白炽电灯电路,由于这类元件的伏安特性不再是线性的,所以求解这类问题难度更大.近几年已成为高考的热点.B .基本处理方法:应用伏安特性曲线中各点对应的电压值与电流值求解电阻的电阻值,同时注意图线交点及截距等对应的物理含义.②非理想电表的处理.A .非理想电压表.由于电压表内阻不可能无限大,因此测得的电压总比被测电路两端的实际电压小,表的内阻越大,表的示数越接近于实际电压值.可把电压表视为一电阻,电压表测得的电压实际上是被测电路与电压表并联后两端的电压,利用上述特点列式分析求解.B .非理想电流表.因为用电流表测得的电流,实质上是被测量的支路(或干路)串联一个电阻(即电流表内阻)后的电流,所以电流表内阻越小,表的示数越接近于真实值.同理可把非理想电流表视为一电阻进行分析求解.(4)故障电路的分析与判断. ①故障现象及现象:A .电路故障一般有两种情况:即短路和断路.B .当电路出现短路时,主要有以下的现象:a.电路中仍有电流;b.被短路的电器不工作;c.与之串联的电器工作电流增大;d.被短路部分电压为零.当电路出现断路时,主要有以下的现象:a.被断路部分无电流;b.被断路部分有电压(如果电路较简单一般此电压会等于电源的输出电压).②电路故障测试方法A.测试故障类型——电流表法若电路断路,电流表串接在该支路中时表现为:示数为“0”或几乎为“0”.若电路短路,电流表串接在电路中表现为示数较大或超出量程.B.测试故障所在——电压表法若电路断路,由于电流I=0,所以当电阻R为有限值时(即不是断开处),根据欧姆定律U=I R得U=0,所以根据串联电路的特点,得到断开处的电压U≠0,即当电压表并联在断开处时电表有示数.被短路处.由于R→0,则有U=IR得U→0,即当电压表并联在被短接的两端时电表无示数.C.在日常生活中还有一种常用的测电压的方法:用测电笔测试一导线,若氖管发光则有电压(火线),若氖管不发光则无电压.(5)稳态、动态阻容电路的分析与计算.①分析计算含有电容器的直流电路时应注意:A.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,在此支路的电阻没有电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压;B.电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容器将充电,如果电压降低,电容器将通过与它并联的电路放电.②求解的基本方法:A.在分析电路的特点时,把电容器支路看成断路.即去掉该支路.B.凡是与电容器串联的电阻均用导线代替.因为电阻与电容器的阻值比较忽略不计.C.电容器两端的电势差与并联的电阻两端的电压相等.D.对带电粒子在复合场中的运动,关键是分析清楚带电粒子的运动情况和受力情况,还要善于挖掘题目中隐含条件,由功能关系求解.(6)实际生活中的电路问题分析①题型特点:以人们日常生活中所用到的电路知识为背景,或以现实生活中使用的家用电器立意命题设置物理问题.②求解的基本方法:把生活中的问题转化为常见的物理模型,应用相关的电路知识求解.【典例分析】例题1(07.海南物理卷)一白炽灯泡的额定功率与额定电压分别为36W与36V.若把此灯泡接到输出电压为18V的电源两端,则灯泡消耗的电功率()A.等于36WB.小于36W,大于9WC.等于9WD.小于36W考点分析本题考查电阻随温度变化的关系及用电器的额定功率与实际功率.解题思路由于金属的电阻随温度的升高而增大,所以以额定电压工作时的电阻大于以18V 电压工作的电阻.根据部分电路欧姆定律,有1211R U P =,2222R UP =,故4122112212>=R U R U P P ,所以灯泡消耗的功率小于36W 大于9 W ,B 正确.正确答案是:B失分陷阱 不注意考虑温度的变化对电阻的影响,而直接认为灯泡的功率只与电压有关.例题2 (07.上海物理卷)如图所示,AB 两端接直流稳压电源,U AB =100V ,R 0=40Ω,滑动变阻器总电阻R =20Ω,当滑动片处于变阻器中点时,C 、D 两端电压U CD 为___________V ,通过电阻R 0的电流为_____________A .考点分析 本题考查了串、并联电路特点以及欧姆定律的应用,考核学生能否对电路进行简化.解题思路 当滑动片处于变阻器中点时,可以将变阻器分成两个电阻,Ω===10221R R R ,电路如图,则1R 与0R 串联,再与2R 并联.根据部分电路欧姆定律,有)(01R R I U AB +=,0IR U CD =.代入数据可得,2=I A ,80=CD U V .答案: 80,2失分陷阱 不能正确画出简化电路图,误认为整个电路为串联.例题3.(06.重庆理综卷)三只灯泡L 1、L 2和L 3的额定电压分别为1.5 V 、1.5 V 和2.5 V ,它们的额定电流都为0.3 A .若将它们连接成图1、图2所示电路,且灯泡都正常发光. (1)试求图1电路的总电流和电阻R 2消耗的电功率;(2)分别计算两电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能.考点分析 本题考查闭合电路的欧姆定律以及功率的计算方法.解题思路 应用欧姆定律进行分析,并求出两种情况下的电功率比较即可得出结果. (1)由题意,在图1电路中:电路的总电流:I 总=I L1+ I L2+ I L3=0.9 A ,U 路端=E - I总r =2.55 V ,U R2= U 路程- U L3=0.05 V ,I R2= I 总=0.9A ,电阻R 2消耗功率:P R2= I R2U R2=0.045 W . (2)图1电源提供的电功率:P 总= I 总E =0.9×3 W=2.7W,图2电源提供的电功率:P′总= I′总 E′=0.3×6W=1.8 W .由于灯泡都正常发光,两电路有用功率相等,而P′总< P 总.所以图2电路比图1电路节能.失分陷阱 不能正确求解电路的总功率,或者对有用功率理解出错. 例4.(06天津理综卷)如图所示的电路中,电池的电动势为E ,内阻为r ,电路中的电阻R 1、R 2和R 3的阻值都相图1R 2图2R 331同.在电键S 处处于闭合状态下,若将电键S 1由位置1切换到位置2,则 ( ) A .电压表的示数变大 B .电池内部消耗的功率变大 C .电阻R 2两端的电压变大 D .电池的效率变大考点分析 本题主要考查了直流电路的动态分析. 解题思路 令R 1=R 2=R 0,在位置1,外电路总电阻为R =23R 0;电键S 1由位置1切换2,则整个外电阻为R /=32R 0,由于总电阻减小,总电流增大,内电压增大,电压表示数减小,A 错;内耗功率P =I 2r ,故P 增大,B 对;电键在位置1时的R 2两端电压为U R2=rR ER +0023;电键在位置2时,R 2两端电压为21/2=RU (E -)320rR Er +=)32(23200r R E R +⨯=rR E R 3200+,则U R2-/2R U =)32)(32()25.0(0000r R r R r R ER +++>0,故U R2>/2R U ,则C 错;电池效率η=rR R +×100%=Rr +11×100%,由于R 减小,η减小,故D 错.答案:B失分陷阱 对电键S 1由位置1切换到位置2时,电路结构的变化不清楚. 例5.(06.上海物理卷)在如图所示电路中,闭合电键S ,当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I 、U 1、U 2和U 3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI 、ΔU 1、ΔU 2和ΔU 3表示.下列比值正确的是 ( ) A .U 1/I 不变,ΔU 1/ΔI 不变 B .U 2/I 变大,ΔU 2/ΔI 变大 C .U 2/I 变大,ΔU 2/ΔI 不变 D .U 3/I 变大,ΔU 3/ΔI 不变考点分析 本题主要了欧姆定律的应用及电路的动态分析. 解题思路 因为111U U R II∆∆==,而R 1不变,故1U I不变,1U I∆∆不变.同理,2U I=R 2,由于R 2变大,所以2U I变大.但是211()U R r R r I I ∆∆++∆∆==,所以2U I∆∆不变. 而321U R R I+=,所以3U I变大.因为3U Ir r II∆∆∆∆==,所以3U I∆∆不变.故选项 A 、C 、D 正确.答案:ACD失分陷阱 不能正确利用欧姆定律的变形式.例6.(2005江苏物理卷)如图所示,R 为电阻箱,○V 为理想电压表.当电阻箱读数为R 1=2Ω时,电压表读数为U 1=4V ;当电阻箱读数为R 2=5Ω时,电压表读数为U 2=5V .求:ε,r(1)电源的电动势E 和内阻r .(2)当电阻箱R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值P m 为多少?考点分析 本题主要考查了闭合电路欧姆定律的应用,以及最大功率的计算. 解题思路(1)由闭合电路欧姆定律: 111U E U r R =+, 222UE U r R =+,联立上式并代入数据解得:6E V =,1r =Ω.(2)由电功率表达式:22()EP R R r =+,将上式变形为:22()4E P R r rR=-+,由上式可知1Rr ==Ω时,P 有最大值:294mEPW r==.失分陷阱 不能正确理解输出功率最大的条件. 例7.(06.四川理综卷)如图所示的电路中,两平行金属板A 、B 水平放置,两板间的距离d =40 cm .电源电动势E =24V ,内电阻r =1 Ω,电阻R =15 Ω.闭合开关S ,待电路稳定后,将一带正电的小球从B 板小孔以初速度v 0=4m/s 竖直向上射入板间.若小球带电量为q =1×10-2C ,质量为m =2×10-2 kg ,不考虑空气阻力.那么,滑动变阻器接入电路的阻值为多大时,小球恰能到达A 板?此时,电源的输出功率是多大?(取g =10 m/s 2)考点分析 本题考查了直流电路中电容器和带电粒子在电场中的运动问题.解题思路 (1)小球进入板间后,受重力和电场力作用,且到A 板时速度为零.设两板间电压为U AB ,由动能定理得:-mgd -qU AB =0-221mv ,所以滑动变阻器两端电压U 滑=U AB =8V .设通过滑动变阻器电流为I ,由欧姆定律得:I =ArR U E 1=+-滑,滑动变阻器接入电路的电阻:Ω8==滑滑I U R .(2)电源的输出功率:P 出=I 2(R +R 滑)=23 W .失分陷阱 不能正确理解小球恰能到达A 板对应的隐含条件,由功能关系求解滑动变阻器两端电压.例8.(06江苏物理卷)电热毯、电饭锅等是人们常用的电热式家用电器,他们一般具有加热和保温功能,其工作原理大致相同.图①为某种电热式电器的简化电路图,主要远件有电阻丝 R 1、R 2和自动开关S .(1)当自动开关S 闭合和断开时,用电器分别处于什么状态?(2)用电器由照明电路供电(U =220V ,设加热时用电器的电功率为400W ,保温时用电器的电动功率为40W ,则 R 1和 R 2分别为多大? (3)若将图①中的自动开关S 换成理想的晶体二极管D ,如图②所示,其它条件不变,求该用电器工作1小时消耗的电能.考点分析 本题主要考查了电功、电功率的计算及二极管单向导电性. 解题思路②①(1)S 闭合,处于加热状态, S 断开,处于保温状态. (2)由于功率公式得21UP R=,2212UP R R =+,联立以上两式得R 1=121Ω,R 2=1089Ω.(3)W =P 12t +P 22t =0.22kW·h(或7.92×105J )失分陷阱 不注意二极管的单向导电性,求解电能时仍按总时间进行计算.。