动态电路的分析与计算

电学中动态电路分析一、知识点回顾1.电路特点【练习】1. 在探究电路的电流规律实验时用了图8中的某个电路，已知R 1＝R 2＜R 3，电流表的读数分别是：A 1为0.3A 、A 2为0.15A 、A 3为0.45A ．测量时的电路图应是（ ）2. 某电器的内部电路如右图所示，其中R 1=12Ω。

当在A 、B 两个接线端口接入电压为10V 的电源时，电流表的示数为0.5A ；而把此电源（电压恒定）接在C 、D 两个接线端口时，电流表的示数为1A ，则下列判断中正确的一项是：A ．可求出R2和R3的阻值，分别为R2= 8Ω，R3=2ΩB ．可求出R2和R3的阻值，分别为R2= 8Ω，R3=12ΩC ．只能求出R2和R3阻值的比值，R2 ：R3=1 ：2D ．电路发生了变化，不符合控制变量法，无法计算3.如图所示电路，当开关闭合时，电压表示数为6V ，已知灯L2电阻为6Ω，电源电压为18V ，则L1的电阻为（ ） A. 1Ω B.2Ω C.3ΩD.4Ω4．电源电压保持不变，灯L 电阻为8Ω，滑动变阻器最大阻值为20Ω。

当变阻器滑片P 滑到A 端时，闭合开关S1和S2，则通过L 与滑动变阻器的电流之比为（ ）A. 2 : 5B. 5 : 2C. 3 ：2D.2 ：35. 图8所示的电路中，电源两端的电压保持不变，电阻R 2与R 3的阻值均为10Ω.闭合开关S ，电流表A 1和A 2的示数之比为2∶3.若把电流表A 1和A 2分别换成电压表V 1和V 2后，电压表V 1的示数为U 1，电压表V 2的示数为U 2.则下列选项正确的是（ ）A ．R 1＝5ΩB ．R 1＝20ΩC ．U 1∶U 2＝3∶4D ．U 1∶U 2＝4∶3图56．在练习用电压表测量的实验中，小明同学遇到了一个难题：他想测量一个电压约为18V 的电源电压，可手边只有：量程为3V 的电压表、开关、阻值为R 1＝10Ω、R 2＝20Ω、R 3＝140Ω的电阻各一只。

一、动态电路部分第一种类型：滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起电路中电学物理量的变化（一）．串联电路中滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起的变化例一、如图1，是典型的伏安法测电阻的实验电路图，当滑片P 向右移动时，请你判断A 表和V 表的变化。

分析；先确定电路，再看电阻的变化，再根据欧姆定律判断电流的变化，最后根据欧姆定律的变形公式判断电压的变化。

针对练习（1）、如图2，当滑片P 向左移动时，A 表和V 表将如何变化。

（2）、如图3，当滑片P 向左移动时，A 表和V 表将如何变化（3）、在如图4所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P 向右移动时（ ）(A)电流表示数变大，灯变暗。

(B)电流表示数变小，灯变亮。

(C)电压表示数不变，灯变亮。

(D)电压表示数不变，灯变暗。

（4）、在如图5所示电路中，当闭合开关后，滑动变阻器的滑动片P 向右移动时（ ）(A)电压表示数变大，灯变暗。

(B)电压表示数变小，灯变亮。

(C)电流表示数变小，灯变亮。

(D)电流表示数不变，灯变暗。

（二）、并联电路中滑动变阻器的滑片P 的位置的变化引起的变化图1 图2 图3 图4图5 图6例二、如图6，当滑片P 向右移动时，A 1表、A 2表和V 表将如何变化？分析：先确定电路，然后看准每个电表分别测的谁的电压和电流值，再根据欧姆定律判断变化，欧姆定律无法判断的再用电路的电流、电压、和电阻的关系判断。

针对练习（5）、如图7，当滑片P 向右移动时，A 1表、A 2表和V 表将如何变化？第二种类型：开关的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化（三）、串联电路中开关的断开或闭合引起的变化例三、在如图8所示的电路中，将开关K 闭合，则电流表的示数将______，电压表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。

分析：先看好开关断开和闭合是分别是什么电路，最好画出等效电路，然后根据欧姆定律判断。

针对练习（6）、在如图9所示的电路中，当开关K 断开时，电阻R 1与R 2是________联连接的。

电功率之动态电路的分析和计算
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电功率之动态电路的分析
专题概述
有关电功率的动态电路的定性分析是河北省初中毕业生升学文化课考试物理部分常考的最后一道多项选择题，分值是3分．
解决动态电路类的问题的基本思路如下：
(1)若有实物图，应先根据实物图画出对应的电路图．
(2)结合电路图明确各电阻和小灯泡的串、并联关系．
(3)确定电路中电压表、电流表分别测哪个用电器的电压和电流，注意若电压表和电流表测的是定值电阻电压和电流时，则两表示数的比值是不变的；若测的是滑动变阻器的电压和电流时，则比值随滑动变阻器的阻值变化而变化．
(4)明确滑动变阻器滑片移动时阻值的变化，和开关闭合断开时电路的变化，根据串、并联U、I、R关系规律、欧姆定律以及电功率的公式进行分析、解答．。

单元三动态电路分析一、过渡过程（暂态过程）1. 概念：电路从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态，电压、电流等物理量经历一个随时间变化的过程。

2. 产生过渡过程的原因：内因：电路中含有储能元件。

外因：换路二、换路定律1. 换路：电路工作条件发生变化，如电源的接通或切断，电路连接方法或参数值的突然变化等称为换路。

2. 换路定理：电容上的电压u C 及电感中的电流i L 在换路瞬间不能发生跃变，即：t=0+换路，则注意：只有u C 、i L 受换路定理的约束而保持不变，电路中其他电压、电流都可能发生跃变。

)0()0()0()0(L L C C -+-+==i i u u 1）概念：电压、电流的0+值。

2. 分类3. 初始值独立初始值：)0(C +u )0(L +i )0(C +i )0(R +i )0(R +u )0(L +u 相关初始值：3）初始值的计算（1）在换路前的稳态电路中，求)0(-C u )0(-L i 直流电路：C 开路、L 短路稳态电路正弦交流电路：相量法计算（2）在换路瞬间，利用换路定律得)0()0()0()0(L L C C -+-+==i i u u （3）画t=0+电路，求相关初始值。

t=0+电路C 用值的电压源替代。

)0(C +u L 用值的电流源替代。

)0(L +i例：图示电路原处于稳态，t =0时开关S 闭合，求初始值u C (0+)、i C (0+)和u (0+)。

解：由于在直流稳态电路中，电感L 相当于短路、电容C 相当于开路，因此t =0-时电感支路电流和电容两端电压分别为：4ΩR 1R 22Ω+u－+C u C － +U s 12V － L i L + u L － R 36Ωi 1 i C V2.762.1)0()0()0(A2.16412)0(3L 31C 31L =⨯====+=+=----R i R i u R R U i s 在开关S 闭合后瞬间，根据换路定理有：V 2.7)0()0(A 2.1)0()0(C C L L ====-+-+u u i i由此可画出开关S 闭合后瞬间即时的等效电路，如图所示。

初中动态电路分析方法在进行初中动态电路分析时，我们可以采用以下几种方法来进行计算和分析。

1. 基本电路定律：初中动态电路分析的第一步是应用基本电路定律。

其中最重要的是欧姆定律、基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。

- 欧姆定律：根据欧姆定律，电流（I）等于电压（V）与电阻（R）的比值，即I=V/R。

这个定律可以用来计算电路中的电流或电阻。

- 基尔霍夫电流定律：基于该定律，电路中流入某一节点的所有电流之和等于从该节点流出的所有电流之和。

这个定律可以用来解决节点的电流分配问题。

- 基尔霍夫电压定律：基于该定律，电路中的所有电压之和等于零。

这个定律可以用来解决回路中的电压问题。

2. 等效电阻法：当电路中有多个电阻时，我们可以将这些电阻通过等效电阻的方式来简化。

等效电阻是指能够替代原电路中多个电阻所产生的效果的一个电阻。

等效电阻的计算方法通常根据电路的连接方式有所不同，如串联电阻和并联电阻。

- 串联电阻：当多个电阻按照线性顺序连接时，则它们的总电阻等于各个电阻的电阻值之和。

即R总= R1 + R2 + R3 + ...- 并联电阻：当多个电阻按照并联的方式连接时，则它们的总电阻的倒数等于各个电阻的倒数之和的倒数。

即1/R总= 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...3. 电位器分压法：电位器分压法是一种常用的电路分析方法，尤其在电路中有不确定电阻值或需要调节电压时尤为有用。

在电位器两端的电压可以通过电位器的阻值和总电压的比值来计算，即Vout = Vin * (R2 / (R1 + R2))。

4. 节点电压法和网孔电流法：节点电压法和网孔电流法是初中动态电路分析中常用的几种方法。

这两种方法本质上都是基于基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律进行计算分析的。

- 节点电压法：在节点电压法中，我们将电路中的每个节点视为一个未知电压点，并从节点出发，用未知电压表示。

然后根据基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律来建立方程组，最终求解出节点的电压值。

动态电路的分析与计算动态电路分析与计算是电路理论与实践中重要的一部分。

动态电路是指在电路中存在能量存储元件（如电容器和电感器）的电路。

在动态电路中，电压和电流不仅取决于电路元件的阻抗和阻抗值（静态电路）的关系，还取决于时间的变化。

因此，动态电路的分析和计算需要考虑到电路中电压和电流随时间的变化规律。

1.电压和电流关系：对于动态电路中的电压和电流，需要建立它们与电路元件的阻抗和阻抗值之间的关系。

这可以通过分析电路中的电压和电流方程得到。

一般来说，电压和电流的变化可以采用微分方程的形式表示。

2.初始条件的确定：对于动态电路，初始条件是指系统开始运行时电路中电压和电流的初始值。

在分析和计算动态电路时，需要确定这些初始条件，并将它们纳入到方程中。

3.零输入响应和强迫响应：动态电路的响应可以分为零输入响应和强迫响应两部分。

零输入响应是指在没有外部输入信号时，电路元件内部的能量存储元件（如电容器和电感器）自身产生的响应。

强迫响应是指在有外部输入信号时，电路元件对输入信号的响应。

分析和计算动态电路时，需要分别考虑这两部分的响应，并将它们相加得到完整的响应。

4.稳定状态的判断：稳定状态是指电路达到稳定后，电路中电压和电流不再随时间变化的状态。

在分析和计算动态电路时，需要判断电路是否能够达到稳定状态，并找到稳定状态下的电压和电流值。

总而言之，动态电路的分析和计算是电路理论和实践中不可或缺的一部分。

它涉及到电路中电压和电流随时间变化的规律，并需要使用数学工具来揭示电路的行为。

通过对动态电路的分析和计算，可以更深入地理解电路的工作原理，并能够对电路进行设计和优化。

电路动态变化及计算一、串联电路中的动态变化如图所示的电路接通时，滑动变阻器的滑动触头由a滑到b的过程中［］A．电流表和电压表的示数都变小B．电流表和电压表的示数都变大C．电流表的示数变大，电压表的示数变小D．电流表的示数变小，电压表的示数变大（一）、基础：滑动变阻器阻值变化串联电路电流、电阻、电压规律欧姆定律及其变形式（二）、分析方法：常见思路：1、先判断电流表、电压表所测的对象；2、根据滑动变阻器的滑片移动情况及串联电路电阻特点 R总=R1+R2，判断总电阻变化情况；3、根据I定=U定/R定，判断电流的变化情况。

4、先根据U1=I1R1判断定值电阻（小灯泡）两端电压的变化情况；5、最后根据串联电路电压特点U总=U1+U2，判断滑动变阻器两端的电压变化情况。

简单思路：1、先判断电流表、电压表所测的对象；2、根据滑动变阻器的滑片移动情况及串联电路电阻与电压的规律来判断，判断滑动变阻器电压变化情况（同意电路，滑动变阻器电阻减小时，电压也减小）；3、根据串联电路电压特点U总=U1+U2，判断定值电阻两端的电压变化情况；4、根据I定=U定/R定，判断电流的变化情况。

（三）、题设问法：1、常见的是电流表与电压表的变化情况，或者灯泡的亮度变化情况，此种题目根据分析过程就可以分析出来；2、较常见的是比值变化问题。

第一种为电压表与电流表的比值变化情况，思路如下：由于电压与电流的比是电阻，搞清是哪个电阻的变化情况就可以了，对于电流表它测的是电路中的电流串联都相等，因此重要的是搞清楚电压表测量对象，电压表测的是哪个电阻就看这个电阻的变化情况，它们是一致的，比如电压表测定值电阻，他的阻值不变，因此比值不变，若测得是滑动变阻器，阻值变小，则比值变小；第二种为电压表与电压表的比值变化情况，这个问的少，因为很明显一个变大另一个必然变小，变小的比变大的比值肯定变小反之则否。

3、不太常见的是电流与的电压的变化量的比值电流的变化量，由于两用电器是串联，因此电流变化量是相同的。

动态电路的分析与计算动态电路是指根据电压和电流的变化情况，进行分析和计算的电路。

在动态电路中，电压和电流是随时间变化的，因此需要进行动态分析，即考虑电路中的时间响应。

动态电路有许多应用，如信号处理、通信系统、数据传输以及计算机等。

动态电路的分析方法主要有微分方程法和拉普拉斯变换法。

微分方程法以电路中的基本元件为基础，根据基尔霍夫定律和基本电路方程建立微分方程组，通过求解微分方程组来获得电路的时间响应。

拉普拉斯变换法则是将时间域的电路方程转化为复频域的代数方程，通过频域分析来求解电路的输出响应，最后再进行反变换得到时间响应。

对于动态电路的计算，通常需要计算电路的传输函数、单位冲激响应或者零输入响应等。

电路的传输函数是指输出与输入之间的关系，可以用于计算输出的频率响应和稳态响应。

单位冲激响应是指当输入是单位冲激信号时，电路的输出响应。

零输入响应是指当输入为零时，电路的输出响应。

在进行动态电路分析和计算时，需要考虑电路中的各种元器件的动态特性和非线性特性。

例如，电容和电感有时会引起频率依赖的阻抗，这需要在计算中进行考虑。

此外，对于非线性元件，可以使用小信号模型或者通过数值方法进行求解。

动态电路的分析和计算通常使用电路模拟软件或者数值分析软件进行。

这些软件可以提供丰富的模型和工具，使得电路的分析和计算更加方便和准确。

例如，SPICE软件可以模拟电路的动态响应，并给出电路的各种性能参数和波形图。

总的来说，动态电路的分析和计算是电路理论和实验的重要组成部分。

通过合理使用分析方法和计算工具，可以获得电路的时间响应和频率响应等信息，为电路设计和优化提供依据。

专题突破：动态电路分析与计算一、气敏电阻1、由于雾霾天气的增多，空气净化器逐渐走入家气，空气净化气内有二氧化碳传感器用来检测室内是否缺氧，可变电阻是制作二氧化碳传感器的常用元件，图乙为其控制电路，电源电压保持6V恒定，R t为可变电阻，其阻值随二氧化碳浓度变化如图丙，R0为定值电阻，阻值为10Ω，当电压表示数大于等于3V时，此时空气净化器会自动报警．（1）当二氧化碳浓度增大时，电压表示数如何变化？（2）当二氧化碳浓度为0.031％时，电压表的示数是多少？（3）当空气净化器刚好报警时，二氧化碳的浓度是多少？（4）当空气净化器刚好报警时，电路的总功率是多少？二、压敏电阻2、如图甲是某型号电子秤，其原理结构如图乙所示．R0为定值电阻，R是压敏电阻，其电阻值随所受压力F变化的关系如图丙所示，改写电压表（量程为0～3V）的表盘数值后可直接读出所称物体的质量．设踏板的质量为5kg，电源电压保持9V不变（g取10N/kg）．（1）当电子秤称量的物体重量增大时，电压表读数怎么变？（2）空载时电压表的示数为1V，求踏板对压敏电阻的压力F的大小和R0的阻值？（3）当称量物体质量为45KG的时候，电压表的示数为多少？（4）该踏板所能称量的物体的最大质量是多少？三、热敏电阻3、现代生物医学研究使用的细菌培养箱内的温度需要精确测控，测控的方法之一是用热敏电阻来探测温度。

如图所示的电路，将热敏电阻R0置于细菌培养箱内，其余都置于箱外，这样既可以通过电流表的示数来表示箱内温度，又可以通过电压表的示数来表示箱内温度。

已知该电路中电源电压是12 V，定值电阻R的阻值是200Ω。

热敏电阻R0的阻值随温度变化的关系如图乙所示。

求：（1）当培养箱内的温度降低时，电流表的示数如何变化?（2）当培养箱内的温度为40℃时，电压表的示数是多大?（3）已知电流表的量程是0～30 mA，电压表的量程是0～8 V，则此电路能够测量的最高温度是多大？（3）当温度达到最高时，热敏电阻R0消耗的电功率是多大?四、滑动变阻器4、如图是一款外出购物好帮手电子秤，它的工作原理如图甲，其中E为干电池；电子秤示数表盘由电流表A改装而成；R是一根长为6cm阻值为15Ω的均匀电阻丝，滑片在a端时，电流表示数为0.6A；在b端时，电流表示数为0.15A．C是一根弹簧，其所受压力F与压缩量△L的关系如图乙所示．（挂钩的重力不计，g取10N/㎏，不称重物时滑片P刚好在电阻丝的a端，所称物重最大时P在b端）．（1）电子秤称量物体重量增大时，电流表读数如何变化？（2）求电阻R0的阻值？（3）求电源电压？（4）当电子秤称量物体质量为5KG时，电路中的电流是多少？甲图为某同学设计的一电子温度计的电路原理图．电源电压恒为6V，电压表量程为0～3V，R0是定值电阻，R t是热敏电阻，其阻值随温度变化的图象如图乙所示．将热敏电阻放入标准大气压下的冰水混合物中时，电压表示数为2V．（1）电阻R0的阻值为多大？（2）若测量的环境温度为3℃，则此时电压表的读数为多大？（3）在电路正常工作时，此电子温度计能测量的最高温度为多少？（4）测量的温度达到最高温度时，电路的总功率是多少？。

初中物理中考常见题型动态电路的分析与计算【知识积累】动态电路的分析类型一：开关通断引起的动态电路分析思路方法：（1）先明确变化前电路的结构，画出开关变化前后电路的等效电路图；（2）分析开关变化前后电路的连接方式及电表所测对象；（3）列出题目中所要对比的物理量关系，用比值法或加减法来判断各物理量的变化情况，运用欧姆定律结合相关公式进行分析、求解。

类型二：滑动变阻器的阻值变化引起的动态电路分析思路方法：（1）分析初始电路的连接方式（串联或并联）；（2）分析确定各电表所测对象；（3）移动滑动变阻器的滑片后，判断变阻器接入电路中的阻值大小的变化。

（4）结合电源电压不变，定值电阻不变和用电器电阻不变，并根据串、并联电路中的电流、电压特点及欧姆定律确定电表示数的变化情况，进行相关的物理量大小的分析。

类型三：特殊元件阻值变化引起的动态电路分析思路方法：“特殊”元件引起的动态电路是指如弹簧、杠杆、热敏电阻、光敏电阻、或磁敏电阻等引起的电阻变化、电流变化等。

此类题目只需将其阻值随外界因素的变化情况等效为滑动变阻器引起的动态电路即可用上述滑动变阻器的滑片引起的电路动态分析来解决。

【典型习题】1、如图所示，是科技小组设计的监测河水流速变化的装置原理图，机翼状的探头始终浸没在水中，通过连杆带动滑动变阻器的滑片P上下移动，电源电压保持不变。

闭合开关S，当水流的速度变大时（）A．电压表的示数变大B．电流表的示数变小C．电路消耗的总功率变小D．电流表示数与电压表示数的比值变大2、如图所示，电源电压恒为6V，定值电阻R1的阻值为10Ω，滑动变阻器R3的最大阻值为20Ω，下列说法正确的是（）A．S1闭合，S2断开，滑片从a端移到b端过程中，电压表的示数逐渐减小B．S1闭合，S2断开，滑片从a端移到b端过程中，电流表的示数最小值为0.3AC．S1、S2都闭合，滑片位于a端，电流表的示数为0.9A，则电阻R2的阻值为6.67ΩD．S1、S2都闭合，滑片位于a端，电流表的示数为0.9A，则电阻R1、R2消耗的电功率之比为2∶13、如图所示，电源电压恒为6V，电流表量程0~0.6A，电压表量程0~3V，滑动变阻器规格“50Ω1A”，小灯泡规格“2.5V 0.625W”。