直流动态电路分析

动态电路中的电压和电流动态电路是指随时间变化的电路，其中电流和电压随着时间的推移而不断变化。

在动态电路中，电压和电流的频率和幅值可能会发生变化，因此对于电动势、电容、电感等元件的分析和计算比静态电路更加复杂。

本文将对动态电路中的电压和电流进行探讨。

一、电压的描述和计算在动态电路中，电压是表示电荷在电路中移动的动态性质的物理量。

电路中的电压可以通过不同的方式进行描述和计算。

1. 直流电压（DC Voltage）直流电压是指电压的幅值在时间上不发生变化的情况下，保持恒定的电压。

在直流电路中，电源提供稳定的电压，电流的方向也是一致不变的。

直流电压可以用直流电压表或万用表进行测量。

2. 交流电压（AC Voltage）交流电压是指电压的幅值随时间周期性变化的情况。

在交流电路中，电源提供的电压和电流随时间不断变化，常见的交流电源是交流发电机。

交流电压可以通过示波器等仪器来测量，并用正弦函数或相关的数学表达式进行描述。

二、电流的描述和计算在动态电路中，电流是电荷流动的物理现象，也是电路中的一项重要参数。

电流的描述和计算方法与电压类似。

1. 直流电流（DC Current）直流电流是指电流的幅值在时间上保持恒定的情况。

当电流是由直流电源提供时，电流的方向保持不变。

直流电流可以通过直流电流表或万用表来测量。

2. 交流电流（AC Current）交流电流是指电流的幅值随时间周期性变化的情况。

在交流电路中，电流的方向和大小随时间不断变化，与交流电压相对应。

交流电流可以通过示波器等仪器来测量，并用正弦函数或相关的数学表达式进行描述。

三、电压和电流的相位关系在动态电路中，电压和电流之间的相位关系是电路中电路元件的重要特性之一。

相位关系表示电压和电流的峰值发生的时间相对位置。

1. 相位差相位差指的是电流的波形相对于电压波形在时间上的提前或滞后情况，用角度或时间单位来表示。

正常情况下，电流波形的相位差会导致电流和电压之间的偏移。

直流电路常见物理模型1.高考命题中，直流电路部分主要考查欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、直流电路的功率问题、包含电容的电路分析，电路故障和黑箱问题。

2.掌握规律的基础知识，重点考查电学部分物理核心素养和实验操作能关键能力。

一.电路动态分析模型1.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，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；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的关系．2.电路动态分析的三种常用方法(1)程序法【需要记住的几个结论】：①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，整个电路的总电阻一定增大(或减小)。

②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。

(2)“串反并同”结论法①所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大。

②所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小。

即：U 串↓I 串↓P 串↓ ←R ↑→U 并↑I 并↑P 并↑ 【注意】此时电源要有内阻或有等效内阻，“串反并同”的规律仅作为一种解题技巧供参考。

(3)极限法因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。

3.电路动态变化的常见类型：①滑动变阻器滑片移动引起的动态变化：限流接法时注意哪部分是有效电阻，分压接法两部分电阻一增一减，双臂环路接法有最值；②半导体传感器引起的动态变化：热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等随温度、光强、压力的增大阻值减小；③开关的通断引起的动态变化：开关视为电阻，接通时其阻值为零，断开时其阻值为无穷大，所以，由通而断阻值变大，由断而通阻值变小。

2011高三物理模型组合讲解一一电路的动态变化模型［模型概述］“电路的动态变化”模型指电路中的局部电路变化时引起的电流或电压的变化，变化起因有变阻器、电键的闭合与断开、变压器变匝数等。

不管哪种变化，判断的思路是固定的，这种判断的固定思路就是一种模型。

［模型讲解］一、直流电路的动态变化1.直流电路的动态变化引起的电表读数变化问题例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？为什么？图1解析：这是一个由局部变化而影响整体的闭合电路欧姆定律应用的动态分析问题。

对于这类问题，可遵循以下步骤：先弄清楚外电路的串、并联关系，分析外电路总电阻怎样变化；由I —确定闭合电路的电流强度如何变化；再由U = E - lr确定路端电压的变化情R +r况；最后用部分电路的欧姆定律U =IR及分流、分压原理讨论各部分电阻的电流、电压变化情况。

当滑片P向左滑动，R3减小，即R总减小，根据I总—判断总电流增大，A1示R总+ r数增大；路端电压的判断由内而外，根据U二E - lr知路端电压减小，V示数减小；对R1,有U1 =1总R1所以U1增大，V示数增大；对并联支路，U 2 - U - U1，所以U 2减小，V2示数减小；U 2对R2,有I 2-，所以I2减小，A2示数减小。

R2评点：从本题分析可以看出，在闭合电路中，只要外电路中的某一电阻发生变化，这时 除电源电动势、内电阻和外电路中的定值电阻不变外，其他的如干路中的电流及各支路的电流、电压的分配，从而引起功率的分配等都和原来的不同，可谓“牵一发而动全身” ，要注意电路中各量的同体、同时对应关系，因此要当作一个新的电路来分析。

解题思路为局部电路T 整体电路T 局部电路，原则为不变应万变(先处理不变量再判断变化量)。

2. 直流电路的动态变化引起的功能及图象问题例2.用伏安法测一节干电池的电动势和内电阻，伏安图象如图所示，根据图线回答： (1) 干电池的电动势和内电阻各多大？(2) 图线上a 点对应的外电路电阻是多大？电源此时内部热耗功率是多少？ (3) 图线上a 、b 两点对应的外电路电阻之比是多大？对应的输出功率之比是多大？ (4) 在此实验中，电源最大输出功率是多大？图2 解析： (1) 开路时(1=0)的路端电压即电源电动势，因此E =1.5V ，内电阻1 53=02」7.5也可由图线斜率的绝对值即内阻，有:(2) a 点对应外电阻 R a = U_L = 10- 0.41】I a 2.5此时电源内部的热耗功率:2 2P r =l a r =2.5 0.2W P.25W也可以由面积差求得:1.5 -1.02.5门二02」P r = I a E - I a U a= 2.5 (1.5 T .0)W 二1.25W（3）电阻之比：R a i.0/2.5「4——R b0.5/5.0'J1输出功率之比：P a1.02.5W1 aP b0.5 5.0W1（4）电源最大输出功率出现在内、外电阻相等时，此时路端电压U = E，干路电流21 短15 7 5I 短，因而最大输出功率P出m W =2.81W2 2 2当然直接用P出^ —计算或由对称性找乘积IU （对应于图线上的面积）的最大值，也4r可以求出此值。

交流直流电路动态分析完美训练版(有答案) 查看答案方法：在word中按Ctrl + Shift + 8目录考点一：变阻①滑动变阻器限流接法、电位器和电阻箱 (1)考点二：变阻②滑动变阻器分压接法 (2)考点三：变阻③滑动变阻器中分接法 (3)考点四：变阻④开关 (4)考点五：变阻⑤光热压磁敏电阻 (5)考点六：变量比值分析 (6)考点七：理想变压器①负载变化（包括变阻①-⑤） (9)考点八：理想变压器②匝数变化 (12)考点九：理想变压器③远距离输电负载变化 (14)考点十：自感现象动态分析 (16)方法解读考点一：变阻①滑动变阻器限流接法、电位器和电阻箱典例分析：例题1：如图电路中，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为（）A．电压表示数增大，电流表示数减少B．电压表示数减少，电流表示数增大C．两电表示数都增大D．两电表示数都减少变式训练：1.用半导体材料制成热敏电阻，在温度升高时，电阻会迅速减小，如图所示，将一热敏电阻接入电路中，接通开关后，经过一段时间会观察到（）A．电流表示数不变B．电流表示数减小C．电压表示数增大D．电压表示数减小2.如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则( )A．电压表读数减小B．电流表读数减小C．质点P将向上运动D．R3上消耗的功率逐渐增大3.（多选）如图所示，平行金属板中带电质点P处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R的滑片向b端移动时，则（）4A. 电流表读数减小B. 电压表读数减小C. 质点P将向下运动R上消耗的功率逐渐增大D.3考点二：变阻②滑动变阻器分压接法典例分析：例题2：如图所示,当滑动变阻器的触点P向a端滑动时( )A．电流表的示数减小,电压表的示数增大B．电流表的示数增大, 电压表的示数减小C．电流表和电压表示数都减小D．电流表和电压表示数都增大变式训练：4.如图所示的电路，电池内阻不计，当R2的滑动触头P由a端向b端滑动过程中，电流表示数A和电压表示数V将（）A. V不变，A变大B. V不变，A变小C. V变小，A变大D. V变小，A变小考点三：变阻③滑动变阻器中分接法典例分析：例题3：（多选）如图所示的电路中，电源内阻为r，闭合电键，电压表示数为U，电流表示数为I；在滑动变阻器R1的滑片P由a端滑到b端的过程中（）A． U先变大后变小B． I先变小后变大C． U与I的比值先变大后变小D． U的变化量的大小与I的变化量的大小的比值等于r变式训练：5.如图所示，电源电动势E=8V，内阻不为零，电灯A电阻为10Ω，电灯B电阻为4Ω，滑动变阻器的总电阻为6Ω，闭合开关S,当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中（不考虑电灯电阻的变化）（）(A) 电流表的示数一直增大，电压表的示数一直减小(B) 电流表的示数一直减小，电压表的示数一直增大(C) 电流表的示数先增大后减小，电压表的示数先减小后增大(D) 电流表的示数先增大后减小，电压表的示数先增大后减小6.如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，串联的固定电阻为R2，滑动变阻器的总阻值是R1，电阻大小关系为R1＋R2＝r，则在滑动触头从a端滑到b端过程中，下列描述错误的是( )A. 电路的总电流先减小后增大B. 电路的路端电压先增大后减小C. 电源的输出功率先增大后减小D. 滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大7.如图所示，电源的电动势和内阻分别为E、r，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中，下列说法正确的是：( )A. 电流表的读数一定减小B. R0的功率一定增大C. 电源的输出功率可能先减小后增大D. 电压表与电流表读数的比值一定先减小后增大考点四：变阻④开关典例分析：例题4：(2011海南第2题).如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表。

什么是动态电路? 动态电路分析
1.动态电路：含有动态元件(储能元件)的电路，当电路状态发生转变时需要经受一个变化过程才能达到新的稳态。

过渡过程：电路由一个稳态过渡到另一个稳态需要经受的过程。

2.动态电路与电阻电路的比较
动态电路：含储能元件L(M)、C。

KCL、KVL方程仍为代数方程，而元件特性方程中含微分或积分形式。

因此描述电路的方程为微分方程。

电阻电路：电路中仅由电阻元件和电源元件构成。

KCL、KVL和元件特性方程均为代数方程。

因此描述电路的方程为代数方程。

3.过渡过程产生的缘由
（1）电路内部含有储能元件L 、C—— (内因)能量的储存和释放都需要肯定的时间来完成。

（2）电路结构或电路参数发生变化——换路(外因)
说明：
直流电路、沟通电路都存在暂态过程，本章只分析争论直流电路
的暂态过程。

讨论暂态过程的意义：
暂态过程是一种自然现象，对它的讨论很重要。

暂态过程的存在有利有弊。

有利的方面，如电子技术中常用它来产生各种波形；不利的方面，如在暂态过程发生的瞬间，可能消失过压或过流，致使设备损坏，必需实行防范措施。

直流电路、动态电路、交流电路(含耦合电感、变压器)三个部分。

第一部分直流电路一、复习内容1．电压、电位、电流及参考方向、电功率：UI P =P.5(1)U 、I 参考方向关联：⎩⎨⎧<>=)(00提供实发实吸吸UIP (2)U 、I 参考方向非关联：⎩⎨⎧<>-=)(00提供实发实吸吸UIP 2．欧姆定律：(1)U 、I 参考方向关联：RI U =；(2)U 、I 参考方向非关联：RI U -=3．电压源、电流源及各自特性4．无源和有源二端网络的等效变换(最简等效电路)5．基尔霍夫定律：⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑0ii U KVLI KCL6．两种实际电源的等效变换：P.49(1)有伴电压源等效变换成有伴电流源；(2)有伴电流源等效变换成有伴电压源。

注意：任何支路或元件与电压源并联，对外电路而言，总可等效为电压源；任何支路或元件与电流源串联，对外电路而言，总可等效为电流源；理想电压源与理想电流源之间无等效关系。

P.487．支路电流法：1-n 个节点电流(KCL )方程，1+-n b 个回路电压(KVL )方程。

8．网孔电流法：P.98(1)当支路有电流源时的处理，P.99例3－6；(2)当支路有受控源时的处理，P.99例3－7，要列补充方程。

9．节点电压法：P.105(1)只含一个独立节点的节点电压方程：弥尔曼定理。

P.107图3－21；(2)含独立无伴电压源的处理：P.107例3－13；(3)含受控源的处理：P.108例3－14；(4)利用节点电压法求解运算放大电路：P.111例3－17。

10．叠加定理：P.115。

(1)电压源s U 不作用，短路之；(2)电流源s I 不作用，开路之；(3)线性电路中的电压、电流响应可以表为激励的线性组合。

11．戴维南定理：oc U ，开路电压；i R，除源后等效电阻。

I12．最大功率传递定理：当L i R R =时，max 4ociP R =13．运算放大器：利用虚短路、虚断路(虚开路)，KCL ；利用节点电压法，注意不得对输出点列写方程。