电路电路的基本规律课件.ppt

电路,电路的基本规律,（一）,部分电路欧姆定律,和,电路,1,内容,导体中的电流跟导体两端的电压,U,成,，,跟导体的电阻,R,成,2,公式：,.,3,适用条件,适用于,和,导电，,适用于,电路,纯电阻,电解质溶液,金属导体,I,U,R,反比,正比,必备知识一,部分电路欧姆定律,(1),适用范围：,适用于金属、电解液等纯电阻导电，对于,气体导电、含有电动机、电风扇等非纯电阻导电则不适用。,在,应用欧姆定律之前，首先要判断电路中的元件是否为纯电阻，,如整个电路中既有纯电阻又有非纯电阻，则只有纯电阻才适用,欧姆定律。,(2),欧姆定律不同表达式的物理意义,I=U/R,是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流,I,与电压,U,成正比，与电阻,R,成反比，常用于计算一部分电路加上,一定电压时产生的电流。此公式是电流的决定式，反映了电流,I,与电压,U,和电阻,R,的因果关系。,公式,R=U/I,是电阻的定义式，它表明了一种量度电阻的,方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”，,对于给定的导体，其电阻是一定的，和导体两端是否有电压，,导体中是否有电流无关。也就是说,R=U/I,仅是电阻的测量式，,而,R=,?,l/S,才是电阻的决定式。,对部分电路欧姆定律的理解,二、导体的伏安特性曲线,1.,定义：,-,指该元件,两端电压,与通过,它,的电流,之间,的关系,特性,.,用纵坐标表示电流,I,，,横坐标表示电压,U,，这样画出的,I,U,图象叫,做导体的伏安特性曲线,。,2.,线性元件的伏安特性曲线：,（,1,）,在金属导体（或电解液）中，,电流跟电压成正比，,所以金属导体（或电,解液）的,伏安特性曲,线是过原点的一条直线,如图所示,U,I,O,B,A,（,2,）该直线的斜率,k=I/U=1/R,，即电阻,的倒数。导体的电阻越大，其斜率越小。,R=U/I=,?,U/,?,I,；不同状态时比值不变,.,欧姆定律适用。,（,3,）导体的伏安特性曲线是过原点的直线，,就称电阻为“线性元件”。电阻为“线性电,阻”。,U,I,O,B,A,3.,非线性元件的伏安特性曲线,（,1,）在气态导电和半导体中，电流与电压不成正,比，,伏安特性曲线是一条曲线,，如图所示,R=U/I,?,U/,?,I,不同状态时比值不同。欧姆定律不适用,正向电压,/V,反向电压,/V,0.5,20,40,20,10,100,200,300,晶体二极管的安特性曲线。,图线,ab,表示线性元件。图线,cd,表示非线性元件。,图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，,电阻越小，故,R,a,R,b,。,图线,c,的斜率增大，电阻减小。图线,d,的斜,率减小，电阻增大。,R1/K,伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比,值，对应这一状态下的电阻。,4,导体的伏安特性曲线的理解,U,I,图象与,I,U,图象的比较,图象,物理意义,注意问题,部分电路欧姆定,律,U,I,图象,反映,U,和,I,的,正比关系,图象的斜率表示,导体的电阻，斜,率越大，电阻越,大,图象,物理意义,注意问题,伏安特性曲线,I,U,图象,反映导体的,伏安特性,图象斜率的倒数,表示导体的电阻,伏安特性曲线,【例,1,】如图所示,I,-,U,图象所对应的两个导体，,(1),电阻之比,R,1,:,R,2,为多少？,(2),若两个导体两端的电压相等,(,不为零,),时，,电流之比,I,1,:,I,2,为多少,？,【,解析,】,(1),在,I-U,图象中，,图线斜率的倒数与导体电阻值,相等，即,R=,?,U/,?,I,，所以,R,1,=,10,10,-3,/(5,10,-3,),?,=2,?,。,R,2,=10,10,-3,/(15,10,-3,),?,=2/3,?,则,R,1,:R,2,=2:(2/3)=3:1,(2),由欧姆定律,I=U/R,，当导体两端电压相等时，,I,1,:I,2,=R,2,:R,1,=1:3,。,【例,2,】,我国已经于,2012,年,10,月,1,日起,禁止销售,100,W,及以上的白炽灯,以后将,逐步淘汰白炽灯,.,假设某同学研究白炽灯,得到某白炽灯的伏安特性曲线如图,4,所,示图象上,A,点与原点的,连线与横轴成,角,A,点的切,线与横轴成,角,则,(,),A,白炽灯的电阻随电压的增大而减小,B,在,A,点,白炽灯,的电阻可,表示为,tan,C,在,A,点,白炽灯,的电功率,可表示为,U,0,I,0,D,在,A,点，,白炽灯的电阻可表示为,U,0,I,0,CD,例,3,：小灯泡的伏安特性曲线如上右图,中的,AB,段（曲线）所示，由图可知，灯,丝的电阻因温度的影响改变了,_,。,U,/V,I,/10,-1,A,3,6,0,0.5,1.0,1.5,A,B,答案：,10,例,4,：在图的电路中，电源电压恒为,3.0V,，,L,1,、,L,2,、,L,3,为,3,个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的,伏安特性曲线如图所示。当开关闭合后，下列判,断正确的是（,）,A.,灯泡,L,1,的电阻为,12.,B.,灯泡,L,2,、,L,3,的电阻均为,12.,C.,灯泡,L,2,、,L,3,的电阻均为,7.5.,D.,通过灯泡,L,1,的电流为灯泡,L,2,电流的,2,倍,.,3.0V,L,1,L,2,L,3,0.05,U,/V,0.5,0,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30,I,/A,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,AC,变式,1,如图所示，是一个小灯泡的电流强度随,小灯泡两端电压变化的关系图，则根据小灯泡,的伏安特性曲线可判定,(,),A,小灯泡的电阻随着所加电压的增加而减小,B,小灯泡灯丝的电阻率随着灯丝温度的升高,而减小,C,欧姆定律对小灯泡不适用,D,若将该灯泡与电压恒为,4V,电源相接，则灯泡电阻为,10,考点,2,串、并联电路,1.,串、并联电路特点,电路,特点,串联电路,并联电路,电流,I,=,I,1,=,I,2,=,I,n,I,=,I,1,+,I,2,+,I,n,I,1,R,1,=,I,2,R,2,=,I,n,R,n,电压,U,1,/,R,1,=,U,2,/,R,2,=,U,n,/,R,n,=,I,U,=,U,1,+,U,2,+,U,n,U,1,=,U,2,=,U,3,=,U,n,总电阻,R,总,=,R,1,+,R,2,+,R,n,1/,R,总,=1/,R,1,+1/,R,2,+1/,R,n,功率分配,P,1,/,R,1,=,P,2,/,R,2,=,P,n,/,R,n,=,I,2,P,1,R,1,=,P,2,R,2,=,P,n,R,n,=,U,2,2.,几个常用的重要推论,(1),串联电路的分流规律：,(2),并联电路的分压规律：,(3),n,个相同的电阻并联，,R,总,1,n,R,.,(4),两个电阻并联时的总电阻,R,R,1,R,2,R,1,R,2,，当其中任一个增,大或减小时，总电阻也随之增大或减小,(5),多个电阻并联时，其中任一个电阻增大或减小，总电,阻也随之增大或减小,U,1,U.R2/,(R1+R2),I,1,I.R1/(R1+R2),2,部分电路电学量的极值问题,(1),电压或电流的极值问题：,串联电路允许的电压、电流最大值,串联电路的特点是电流处处相等为使额定电流不相同的,各元件都不损坏，电路允许的最大电流应等于各元件中额定电,流最小的那个值，并以此电流值计算该电路两端允许加的最大,电压,并联电路允许的电压、电流最大值,并联电路的特点是各支路电压相等为使额定电压不同的,各元件不损坏，并联电路允许加的最大电压应等于各元件中额,定电压最小的那个值，并以该电压值计算并联电路的最大电,流,混联电路允许的电压、电流最大值,对混联电路，先分析并联部分的最大允许电压,U,m,，,U,m,等于并联各元件中最小的额定电压，然后根据,U,m,求出,并联部分的总电流,I,m,，最后把,I,m,和串联元件的额定电流相,比较，选最小的电流作为整个电路允许的最大电流,I,m,，并由,I,m,计算最大电压,U,m,.,(2),功率的最大及最小值求解方法：,电路消耗的最大功率,先找电路允许通过的最大电流,I,m,，然后利用,P,m,I,2,m,R,总,计,算,某元件功率的最大值,由,P,I,2,R,知，流过某元件的电流最大时，它的功率就最,大,电路消耗的最小功率,当电路两端的电压恒定时，由,P,IU,知，,P,最小的条件是,I,最小,如图所示电路，已知,R1,，,R2,，,R3,的电阻,值相同，允许消耗的最大功率分别为,10W,、,10W,、,2W.,则此电路允许消耗的最大功,率为,(),A 22W,B 12W,C 15W,D 16W,R1,R2,R3,电路的分析和计算,一,复杂电路的简化,R,1,R,2,R,3,R,4,A,B,.,.,.,.,在连接形式较为复杂的电路中，导,体间的串并联关系不很明显，这时需要,将电路等效变换成较为规则的电路，以,便认清其串并联关系,一,复杂电路的简化,R,1,R,2,R,3,R,4,V,A,C,一,复杂电路的简化,R,1,R,2,R,3,R,4,V,A,C,(,一）电路简化的原则无电流的支路可以去除；等,电势的各点可以合并；理想导线可以任意长短；,理想电压表可认为断路，,理想电流表可认为短路；,电压稳定时电容器可认为断路,。,(,二）电路简化的方法,（,1,）电流分支法：,先将各结点用字母,标出；,判定各支路元件的,电流方向（若电路原无电压电流，,可假设在总电路两端,加上电压后判定）；,按电流流向自左到右将各元件、结点、分支逐一画出；,将画出的等效图加工整理。,（,1,）电流分支法：,例,1,：设,R1=R2=R3=R4=R,求：电键,S,闭合和开启时，,A,、,B,两端电阻之比。,A,R,1,B,支路1：,A,R,2,C,B,支路2：,A,R,3,D,R,4,B,支路3：,D,C,支路4：,A,R,2,R,3,R,4,D,B,C,R,1,S,解,析：,+,_,R,1,A,B,支路1：,R,2,A,C,支路2：,B,A,R,3,C,支路3：,B,D,（,1,）闭合时,（,2,）断开时,R,1,B,R,2,A,R,3,（,1,）电流分支法：,先将各结点用字母标出；,判定各支路元件的电流方向（若电路,原无电压电流，可假设在总电路两端,加上电压后判定）；,按电流流向，自左到右将各元件、,结点、分支逐一画出；,将画出的等效图加工整理。,（,2,）等势点排列法：,例,2,：设,R1=R2=R3=R4=R,求：电键,S,闭合和开,启时，,A,、,B,两端电阻之比。,解,析：,（,1,）闭合时,（,2,）断开时,把结点用,C,、,D,标出,+,_,在,A,、,B,间加电压，电势是,A,C,=,D,=,B,.,.,.,.,A,B,C,D,将各电势点自左到右按,A,、,C(D,、,B),排列,R,1,R,2,R,3,把结点用,C,、,D,标出,在,A,、,B,间加电压，电势是,A,D,C=B,.,将各电势点自左到右按,A,、,D,、,C(B),排列,.,.,.,A,D,B,C,R,1,R,2,R,3,R,4,（,2,）等势点排列法：,先将各结点用字母标出；,判定各结点电势的高低（若原电路,未加电压，可先假设,加上电压）；,将各结点按电势高低自左到右排列，,再将各结点间的支路画出；,将画出的等效图加工整理,。,练,习,已知,R,1,=R,2,=R,3,=R,4,=R,计算,A,、,B,间的总电阻。,（,1,）电流分支法：,先将各结点用字母标出；,判定各支路元件的电流方向（若电路原无电压电,流，可假设在总电路两端,加上电压后判定）；,按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐,一画出；,将画出的等效图加工整理。,（,2,）等势点排列法：,先将各结点用字母标出；,判定各结点电势的高低（若原电路未加电压，可先假,设,加上电压）；,将各结点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的,支路画出；,将画出的等效图加工整理。,R,1,R,2,R,3,R,4,A,B,.,.,.,.,答,案,R,4,R,3,R,2,R,1,A,B,C,D,E,F,R,AB,=4R/3,+,_,C,D,E,F,实例分析：,1.,含电流表的简化,R,1,R,2,A,1,A,2,R,1,R,2,S,S,简化为,返回,R,1,R,2,S,R,A1,R,A1,理想电,流表,实际电,流表,2.,含电压表的简化,R,1,S,V,R,2,R,1,S,R,2,简化为,返回,R,1,R,2,S,R,V2,理想电,压表,理想电,压表,下图是开关闭合后的简化,A,V,V,返回,理想电表,下图是开关闭合后的简化,A,V,V,返回,若是实际电表呢？,3.,滑动变阻器的简化实例,S,R,1,R,2,R,R,1,R,2,S,R,S,R/2,R,1,R,2,R/2,S,R,R,1,R,2,p,P,滑到最上端时,P,滑到最中点时,P,滑到最下端时,返回,1.,如图所示，,AB,两端接直流稳压电源，,U,AB,=100 V,，,R,0,=40,?,滑动变阻器总电阻,R,=20,?,，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,。,80,2,例,2,一个,T,形电路如图所示，电路中的电阻,R,1,10,，,R,2,120,，,R,3,40,.,另有一测试电源，,电动势为,100,V,，,内阻,忽略不计则,(,),A,当,cd,端短路时，,ab,之间的等效电阻是,40,B,当,ab,端短路时，,cd,之间的等效电阻是,40,C,当,ab,两端接通测试电源时，,cd,两端的电压为,80,V,D,当,cd,两端接通测试电源时，,ab,两端的电压为,80,V,【解析】,本题考查的知识点是串联电路、并联电路当,cd,端短路时，电阻,R,2,、,R,3,并联后与,R,1,串联，,ab,间的电阻为,R,ab,R,1,R,2,R,3,R,2,R,3,40,，,故选项,A,正确；,当,ab,端短路时，,R,1,、,R,3,并联后与,R,2,串联，,cd,间的电阻为,R,cd,R,2,R,1,R,3,R,1,R,3,128,，,故选项,B,错误；当,ab,两端接通测试电源时，,R,1,、,R,3,串联，,R,2,相当于导线，,cd,两端电压为,R,3,上的电压，所以,U,cd,UR,3,R,1,R,3,100,40,10,40,V,80,V,，故选项,C,正确；,当,cd,两端接通测试电源时，,R,2,、,R,3,串联，,R,1,相当于导线，,ab,两端电压为,R,3,上的电压，所以,U,ab,UR,3,R,2,R,3,100,40,120,40,V,25,V,，故选项,D,错误,【答案】,AC,题后反思,分析混联电路时，首先要确定各部分电路之间的串、并联,关系然后采用先并后串的方法确定干路上的相关物理量最,后根据串、并联的电路的分配关系确定各个电阻的电流、电压,和功率,如图所示电路，已知,R1=3k,，,R2=2k,，,R3=1k,，,I=10mA,，,I1=6mA,，则,a,、,b,两,点电势高低和通过,R2,中电流正确是,(,),A,a,比,b,高，,7mA,B,a,比,b,高，,2mA,C,a,比,b,低，,7mA,D,a,比,b,低，,2mA,b,a,R1,R2,R,3,I,1,I,总结,(,一）电路简化的原则,无电流的支路可以去除；等电势的各点可以合并；,理想导线可以任意长短；理想电压表可认为断路，,理想电流表可认为短路；,电压稳定时电容器可认为断路。,(,二）电路简化的方法,（,1,）电流分支法：,先将各结点用字母标出；判定各支路元件,的电流方向（若电路原无电压电流，可假设在总电路两端,加上电,压后判定）；按电流流向，自左到右将各元件、结点、分支逐,一画出；将画出的等效图加工整理。,（,2,）等势点排列法：,先将各结点用字母标出；,判定各结点电势的高低,（若原电路未加电压，,可先假设,加上电压）；将各结,点按电势高低自左到右排列，再将各结点间的支路画出；,将画出的等效图加工整理,跟踪训练,1,如图所示电路，,R,1,R,2,4,，,R,3,R,4,2,，,U,AB,6 V,，求：,(1),电流表,A,1,和,A,2,的示数,(,不计电流表的内阻,),(2),若将电流表,A,1,和,A,2,换成电压表,V,1,和,V,2,，则,V,1,和,V,2,的示,数多大？,【解析】,等效电路如图所示,(1),R,1,、,R,2,、,R,3,三个电阻并联的总电阻设为,R,并,，则有,1,R,并,1,R,1,1,R,2,1,R,3,1,4,1,4,1,2,解得,R,并,1,部分电路的总电流为,I,U,AB,R,并,R,4,6,1,2,A,2 A,并联部分的电压为,U,并,I,R,并,2,1 V,2 V,通过,R,1,、,R,2,、,R,3,三个电阻的电流分别为,I,1,U,并,R,1,2,4,A,0.5 A,I,2,U,并,R,2,2,4,A,0.5 A,I,3,U,并,R,3,2,2,A,1.0 A,由图可知，电流表,A,1,的示数是通过,R,2,与,R,3,的电流之和，则,有,I,A1,I,2,I,3,0.5 A,1.0 A,1.5 A,电流表,A,2,的示数是通过,R,1,与,R,2,的电流之和，则有,I,A2,I,1,I,2,0.5 A,0.5 A,1.0 A,(2),将,A,1,和,A,2,用,V,1,和,V,2,替换后，,R,1,、,R,2,、,R,3,和,R,4,四个电阻,是串联关系,V,1,测量,R,1,和,R,2,串联后的电压；,V,2,测量,R,2,和,R,3,串联,后的电压,电路中的电流,I,U,AB,R,1,R,2,R,3,R,4,0.5 A,V,1,的示数,U,1,I,(,R,1,R,2,),4 V,V,2,的示数,U,2,I,(,R,2,R,3,),3 V,【答案】,(1)1.5 A,1.0 A,(2)4 V,3 V,