第2講電路電路的基本規律,【知識導圖】,非靜電力,負極,正極,其他形式的能,電能,內阻,正比,反比,電源電動勢,電源內阻,短路電流,V,【微點撥】閉合電路的三點注意:(1)由能量轉化和守恒ER+r定律可知,電源“產生”的電能應當等于在內阻上和負載上“消耗”的電能之和,即IEt=IUt+I2rt。可得E=U+Ir。當負載為純電阻時,可寫成I=。,(2)電路的動態分析,含容電路問題都需要閉合電路歐姆定律的靈活應用。(3)要區別電源總功率、電源內部消耗的功率、電源的輸出功率、電源的效率等概念。,【慧眼糾錯】(1)電動勢是反映電源把電能轉化為其他形式能的本領強弱的物理量。糾錯:_。(2)電動勢就等于電源兩極間的電壓。糾錯:_。,把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量,只有電路斷開時,電動勢等于電源兩極的電壓,(3)閉合電路中外電阻越大,路端電壓越小。糾錯:_。(4)在閉合電路中,外電阻越大,電源的輸出功率越大。糾錯:_。(5)電源的輸出功率越大,電源的效率越高。糾錯:_。,閉合電路中外電阻越大,路端電壓越大,當外電阻等于內阻時,電源輸出功率最大,當外電阻等于內阻時,電源輸出功率最大,而外,電阻越大效率越高,考點1電路的動態分析【典題探究】【典例1】(2018西安模擬)在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內阻,R1和R3均為定值電阻,R2為,滑動變阻器。當R2的滑片在a端時合上開關S,此時三個電表、和的示數分別為I1、I2和U。現將R2的滑片向b端移動,則三個電表示數的變化情況是()導學號04450173A.I1增大,I2不變,U增大B.I1減小,I2增大,U減小C.I1增大,I2減小,U增大D.I1減小,I2不變,U減小,【題眼直擊】R2的滑片向b端移動電路總電阻_干路總電流_。,減小,增大,【解析】選B。由電路結構可知,當R2的滑片向b端移動時,電路的總電阻減小,閉合電路中總電流增大,電源內電壓U內=Ir增大,路端電壓U=E-U內=E-Ir減小,定值電阻R3兩端電壓增大,R1、R2的并聯部分電壓減小,電流I1減小,因總電流增大,故I2=I-I1增大,故B正確。,【通關秘籍】1.解決電路動態變化的基本思路:“先總后分”先判斷總電阻和總電流如何變化。“先干后支”先分析干路部分,再分析支路部分。“先定后變”先分析定值電阻所在支路,再分析阻值變化的支路。,2.電路動態分析的三種常用方法:(1)程序法。,(2)“串反并同”結論法。所謂“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。所謂“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小。,串并關系:流過該電阻的電流也流經其他電阻,則其他電阻與該電阻是串聯關系;流過該電阻的電流不流經其他電阻,則其他電阻與該電阻是并聯關系。,(3)極限法。因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個極端,讓電阻最大或為零再討論。,【考點沖關】1.(多選)(2018懷化模擬)如圖所示,圖中的四個電表均為理想電表,當滑動變阻器滑片P向右端移動時,下面說法中正確的是()A.電壓表V1的讀數減小,電流表A1的讀數增大B.電壓表V1的讀數增大,電流表A1的讀數減小C.電壓表V2的讀數減小,電流表A2的讀數增大D.電壓表V2的讀數增大,電流表A2的讀數減小,【解析】選A、D。滑動變阻器滑片P向右端移動,使得RP變小,總電阻變小,總電流變大,即電流表A1的讀數增大。內電壓變大,R1所分電壓變大,并聯電路電壓即電壓表V1的讀數變小,即R3兩端電壓變小,通過R3的電流變小,即電流表A2的讀數減小,由于總電流增大,所以經過另外一個支路即經過R2的電流變大,R2兩端電壓變大,即電壓表V2的讀數增大,A、D正確。,2.如圖所示,E為內阻不能忽略的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關,V與A分別為電壓表與電流表。初始時S0與S均閉合,現將S斷開,則()導學號04450174A.V的讀數變大,A的讀數變小B.V的讀數變大,A的讀數變大C.V的讀數變小,A的讀數變小D.V的讀數變小,A的讀數變大,【解析】選B。S斷開,相當于外電阻變大,由閉合電路歐姆定律知電路中總電流減小,則路端電壓增大,V的示數變大,R1的電壓減小,故R3的電壓增大,故電流表示數變大,B正確。,3.(2018福州模擬)如圖是一同學將變阻器與一只“6V8W”的小燈泡L及開關S串聯后接在6V的電源E上,當S閉合時,發現燈泡發亮。按此圖的接法,當滑片P向右滑動時,燈泡將()A.變暗B.變亮C.亮度不變D.可能燒壞燈泡,【解析】選B。由題圖可知,變阻器接入電路的是P的右側電阻絲,當滑片P向右滑動時,接入電路中的電阻絲變短,電阻減小,根據歐姆定律得知,電路中電流增大,則燈泡變亮,故A、C錯誤,B正確;由于燈泡的額定電壓等于電源電壓,所以不可能燒壞燈泡,故D錯誤。,【加固訓練】(2018衡水模擬)在某控制電路中,需要連成如圖所示的電路,主要由電動勢為E、內阻為r的電源與定值電阻R1、R2及電位器(滑動變阻器)R連接而成,L1、L2是紅、綠兩個指示燈,當電位器的觸頭由弧形碳膜的中點逆時針滑向a端時,下列說法中正確的是(),A.L1、L2兩個指示燈都變亮B.L1、L2兩個指示燈都變暗C.L1變亮,L2變暗D.L1變暗,L2變亮,【解析】選B。根據電路圖可知電位器的觸頭逆時針從中點開始滑向a端的過程中,其連入電路的阻值變小,則可以判斷總電阻變小,干路電流變大,內阻分擔電壓變大,路端電壓變小,則L1支路電流I1變小,L1變暗,R1所在支路中電流變大,R1兩端電壓變大,那么L2、R2兩端電壓變小,L2變暗。綜上所述,A、C、D錯誤,B正確。,考點2電源的功率和效率問題【典題探究】【典例2】如圖所示,已知電源電動勢為6V,內阻為1,保護電阻R0=0.5,求:當電阻箱R讀數為多少時,保護電阻R0消耗的電功率最大,求這個最大值。導學號04450175,【解題探究】(1)電阻箱增大(或減小)時,電路中的電流如何變化?提示:電阻箱增大(或減小)時,電路中的電流減小(或增大)。,(2)保護電阻R0上消耗的電功率與哪些因素有關?提示:根據P=I2R,電阻R0上消耗的電功率與電路中的電流和固定電阻的阻值有關。,【解析】保護電阻消耗的功率為P0=,因R0和r是常量,而R是變量,所以R最小時,P0最大,即R=0時,P0max=8W。答案:08W,【遷移訓練】,遷移1:求電阻箱R的最大功率例題中條件不變,求當電阻箱R讀數為多少時,電阻箱R消耗的功率PR最大,并求這個最大值。,【解析】這時要把保護電阻R0與電源內阻r算在一起,據以上結論,當R=R0+r即R=(0.5+1)=1.5時,PRmax=I2R=R=1.5W=6W。答案:1.56W,遷移2:求電阻箱R的最大功率,但電阻箱R的范圍限定在例題中,若電阻箱R的最大值為3,R0=5,求:當電阻箱R讀數為多少時,電阻箱R的功率最大,并求這個最大值。,【解析】把R0=5當作電源內阻的一部分,則等效電源內阻r等為6,而電阻箱R的最大值為3,小于6,P=,則不能滿足R=r等,當電阻箱R的電阻取3時,R消耗功率最大,最大值為:P=答案:3W,遷移3:求電源的最大輸出功率例題中條件不變,求電源的最大輸出功率。,【解析】由電功率公式P出=R外=當R外=r時,P出最大,即R=r-R0=0.5時,P出max=9W。答案:9W,遷移4:把外電路由串聯改為并聯如圖所示,電源電動勢E=2V,內阻r=1,電阻R0=2,可變電阻的阻值范圍為010。求可變電阻為多大時,R上消耗的功率最大,最大值為多少?,【解析】解法一PR=,根據閉合電路歐姆定律,路端電壓U=E所以PR=,代入數據整理得PR=,當R=時,R上消耗的功率最大,PRmax=W。解法二采用等效電源法分析,把定值電阻等效到電源的內部,即把電源和定值電阻看作電動勢E=E,內阻為r=的等效電源,當R=r=時,電源對外電路R的輸出功率最大PRmax=。,把數值代入各式得:E等=E=;R=r等=r=。所以:PRmax=W。答案:W,【通關秘籍】電源的功率和效率,【加固訓練】(多選)如圖甲所示,電源電動勢E=6V,閉合開關,將滑動變阻器的滑片P從A端滑至B端的過程中,得到電路中的一些物理量的變化如圖乙、丙、丁所示。其中圖乙為輸出功率與路端電壓的關系曲線,圖丙為路端電壓與,總電流的關系曲線,圖丁為電源效率與外電路電阻的關系曲線,不考慮電表、導線對電路的影響。則下列關于圖中a、b、c、d點的坐標值正確的是(),A.a(4V,4.5W)B.b(4.8V,2.88W)C.c(0.6A,4.5V)D.d(8,80%),【解析】選B、D。由題圖丙可知短路電流為I短=3A,由I短=得r=2,電源的效率最大時,滑動變阻器接入電路的電阻最大,由題圖丁可知電源的最大效率為=80%,由=,解得R=8,滑動變阻器的滑片P在最右端B時,分別對應b、c、d三點。當輸出功率達到最大時外電路電阻R1=r=2,此時路端,電壓為U1=3V,故可得a點:U1=3V,Pm=4.5W,坐標為a(3V,4.5W);b點、c點:R=8,I=A=0.6A,U2=E-Ir=(6-0.62)V=4.8V,P2=U2I=4.80.6W=2.88W,所以b點的坐標為b(4.8V,2.88W),c點的坐標為c(0.6A,4.8V);d點的坐標為d(8,80%),B、D正確。,考點3含容電路的分析與計算【典題探究】【典例3】(2016全國卷)阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內阻可忽略)連接成如圖所示電路。開關S斷開且電流穩定時,C所帶的電荷量為Q1;閉合開關S,電流再次穩定后,C所帶的電荷量為Q2。Q1與Q2的比值為導學號04450176(),【解題探究】(1)電容器和電阻并聯,如何確定電容器兩端電壓?提示:該電阻兩端電壓即為電容器兩端電壓。,(2)當電容器和某一電阻串聯后接在某一電路兩端時,如何確定電容器兩端電壓?提示:電路兩端電壓即為電容器兩端電壓。(3)當電容器與電源直接相連,如何確定電容器兩端電壓?提示:電容器兩極板間電壓即等于電源電動勢。,【解析】選C。由于電池的內阻可以忽略,所以路端電壓U不變。當開關S斷開且電流穩定時,可等效為圖甲所示電路,所以C兩端的電壓與其并聯的電阻兩端的電壓相等,根據串并聯電路中電壓的分配關系可知,電容器,兩端的電壓為;閉合開關S,電流再次穩定后,可等效為圖乙所示電路,同理可知,C兩端的電壓為,根據Q=UC,所以Q1與Q2的比值為,故選項C正確。,【通關秘籍】含有電容器的直流電路的分析與計算:(1)電路穩定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以此支路中的電阻上無電壓降,可以把與電容器串聯的電阻看成導線,電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。(2)在計算出電容器的帶電量后,必須同時判定兩板的極性,并標在圖上。,(3)在充放電時,電容器兩根引線上的電流方向總是相同的,所以要根據正極板電荷變化情況來判斷電流方向。(4)如果變化前后極板帶電的電性相同,那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態電容器電荷量的差;如果變化前后極板帶電的電性改變,那么通過每根引線的電荷量等于始末狀態電容器電荷量之和。,【考點沖關】1.在如圖所示的電路中,電容器的電容C=2F,電源電壓為12V且恒定不變,R1R2R3R4=1263,則電容器極板a所帶電荷量為()A.-810-6CB.410-6CC.-410-6CD.810-6C,【解析】選D。設R1、R2、R3、R4的電阻分別為R、2R、6R、3R。電路穩定后,電容器所在支路無電流,左右兩個支路構成并聯電路,其中R1和R2支路中電流I1=,R3和R4支路中電流I3=,令電源正極的電勢=0,則a=-I1R1=-4V,b=-I3R3=-8V,得Uab=a-b=4V,即電容器極板a帶正電荷,電荷量Q=CUab=810-6C,D正確。,2.如圖所示的電路中,電源的電動勢為E,內阻不計,電容器電容為C,電阻R1R2R3R4=3211,開關S斷開,現將S閉合,由S閉合到電路穩定的過程中通過R3的電量是(),【解析】選D。S斷開時,C與R2并聯,U=E,上正下負,S閉合,C與R1并聯,U=E,上負下正。所以U=E,Q=CU=CE。故選D。,【加固訓練】(2018大慶模擬)如圖所示電路中,電源電動勢E=10V,內電阻不計,電阻R1=14,R2=6.0,R3=2.0,R4=8.0,R5=10,電容器的電容C=2F,求:,(1)電容器所帶的電荷量,并說明電容器哪個極板帶正電。(2)若R2突