高中物理:闭合电路动态分析及功率计算,掌握这些方法稳拿分!
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闭合电路欧姆定律一、闭合电路动态分析 1.分析思路:(1)电路中不论是串联还是并联部分,只要有一个电阻的阻值变大时,整个电路的总电阻就变大。
只要有一个电阻的阻值变小时,整个电路的总电阻都变小。
(2)根据总电阻的变化,由闭合电路欧姆定律可判定总电流、电压的变化。
(3)判定变化部分的电流、电压变化。
如变化部分是并联回路,那么仍应先判定固定电阻部分的电流、电压的变化,最后变化电阻部分的电流、电压就能确定了。
例1R1滑片从右端向左端滑动过程中,各电阻两端电压及流过的电流如何变化?解析:R 1增大,总电阻一定增大;由rR EI+=,I 一定减小;由U=E-Ir ,U 一定增大;因此U 4、I 4一定增大;由I 3= I-I 4,I 3、U 3一定减小;由U 2=U-U 3,U 2、I 2一定增大;由I 1=I 3 -I 2,I 1一定减小。
2.总结规律:(1)总电路上R 增大时总电流I 减小,路端电压U 增大;(2)变化电阻本身和总电路变化规律相同; (3)和变化电阻有串联关系的看电流(即总电路R 增大,总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小); (4)和变化电阻有并联关系的看电压(即总电路R 增大,路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大)。
1 如图1所示电路中,当滑动变阻器的滑片P 向左移动时,各表(各电表内阻对电路的影响均不考虑)的示数如何变化?2如图,电源的内阻不可忽略.已知定值电阻R1=10Ω,R2=8Ω.当电键S 接位置1时,电流表的示数为0.20A .那么当电键S 接位置2时,电流表的示数可能是下列的哪些值A.0.28AB.0.25AC.0.22AD.0.19A3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V 1、V 2示数变化的绝对值分别为ΔU 1和ΔU 2,下列说法中正确的是A.小灯泡L 1、L 3变暗,L 2变亮B.小灯泡L 3变暗,L 1、L 2变亮C.ΔU 1<ΔU 2D.ΔU 1>ΔU 24.如图所示的电路中,电源的电动势为E ,内阻为r 。
专题拓展课六 闭合电路的动态分析【学习目标要求】 1.学会分析动态闭合电路的方法。
2.会计算闭合电路的功率,借助公式和图像,分析求解电源的最大功率。
3.学会含容电路的分析方法。
拓展点1 闭合电路的功率和效率1.电源的总功率P 总=EI ;电源内电阻消耗的功率P 内=U 内I =I 2r ;电源输出功率P 出=U 外I 。
2.对于纯电阻电路,电源的输出功率P 出=I 2R =⎝ ⎛⎭⎪⎫E R +r 2R =E 2(R -r )2R +4r ,当R =r 时,电源的输出功率最大,其最大输出功率为P m =E 24r 。
电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示。
3.电源的效率指电源的输出功率与电源的总功率之比,即η=P 出P 总×100%=UI EI ×100%=U E ×100%。
对于纯电阻电路,电源的效率η=I 2R I 2(R +r )×100%=R R +r ×100%=11+r R×100%,所以当R 增大时,效率η提高。
当R =r (电源有最大输出功率)时效率仅为50%,效率并不高。
【例1】 (2021·安徽池州一中高二期中)在如图所示的电路中,已知电源电动势E =3 V ,内电阻r =2 Ω,电阻R 1=2 Ω,滑动变阻器R 的阻值可连续增大,问:(1)当R多大时,R1消耗的功率最大?最大功率为多少?(2)当R为多大时,电源的输出功率最大?最大为多少?此时电源的效率是多少?(3)当R多大时,R消耗的功率最大?最大功率为多少?当R消耗功率最大时电源的效率是多少?答案(1)0 2 W(2)0 2 W66.7%(3)3 Ω0.75 W83.3%解析(1) 对固定电阻R1,当电路的电流最大时其消耗的功率最大,此时R=0,P1=I2R1=(ER1+r)2R1=2 W。
(2)因为R1>r,所以R=0时,电源的输出功率最大,最大值为P出=I2R1=2 W电源的效率η=UIEI×100%=I2R1I2(R1+r)×100%=66.7%。