轮复习29电路闭合电路和分析.ppt

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1、电 路2、闭合电路欧姆定律,一、闭合电路的欧姆定律的内容二、闭合电路的U-I 图象三、电源的功率和效率四电路的结构分析、简化五电路的动态分析六电路的故障分析七含电容电路的分析,一、电源、电动势,1、电源是一种能够持续不断地把其它形式的能量转化为电能的装置。,2、电动势电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。符号,单位：伏特V为了描述电源把其它形式的能量转化为电能的能力而引入的概念,二、外电压和内电压,1、外电路电源外部的电路，其两端电压称为外电压，也称为路端电压,2、内电路电源内部的电路，对电荷移动也有阻碍作用，也有电阻（内阻），导致电源内部也有电势差，称为内电压。,3、外电压和

2、内电压的关系,在电源接入外电路时，=U内+U外,三、对电动势的进一步理解,1、大小：电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。,2、意义：描述电源把其它形式的能量转化为电能的能力,3、定义：电路中通过1C电量时电源提供的电能,4、单位：伏特V，符号,5、能量：W=qU=U内+U外 q=qU内+qU外 q:电源提供的能量；qU内：内电路消耗的能量；qU外：外电路消耗的能量,例1、在闭合电路中，U内=0.5V,U外=1.5V，在电路中移动2C的电荷时，A、电源把 J的化学能转化为电能B、电源内部消耗的电能 JC、外电路上电流做功 JD、电源输出电能 J。,W=qU=U内+U外 q=qU

3、内+qU外,一、闭合电路欧姆定律,1、定律：闭合电路里的电流强度，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比.这就是闭合电路的欧姆定律。,2、表达式：,3、注意：式中的I是闭合电路中的总电流强度,如果外电路还有其它并联支路,则I是整个电路的干路电流强度,式中的R是整个外电路的总电阻,R+r就是整个闭合电路的总电阻.,4、闭合电路欧姆定律的表达形式有：,、E=U外+U内,、（I、R间关系）,、U=E-Ir（U、I 间关系）,、（U、R间关系）,一、闭合电路欧姆定律,5、讨论,U=E-Ir,上式（E、r 是常量，R、I、U是变量),.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压UIr 增大,路端电压U减

4、小,.当外电路短路时，R趋近于零，I 趋近于E/r，路端电压U趋近于零电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为Im=E/r.,.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压UIr减小，路端电压U增大当外电路断开时，R变为无限大，I 变为零，Ir 也变为零，U=E 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势。,一、闭合电路欧姆定律,a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象；,二、闭合电路的U-I 图象,a的斜率的绝对值表示内阻大小；,a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；,b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;,b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;,两者的

5、交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）.,二、闭合电路的U-I 图象,例2、（09年全国）图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V。则该电路可能为,本题考查测电源的电动势和内阻的实验.由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6v,内阻为0.5.此电源与三个均为3的电阻连接成电路时测的路端电压为4.8v,A中的路端电

6、压为4v,B中的路端电压约为4.8V.正确C中的路端电压约为5.7v,D中的路端电压为5.4v。,B,E=6v，r=0.5,、电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,三、电源的功率和效率,例3、某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示，根据图线可知A、反映Pr变化的图线是cB、电源电动势为8v C、电源内阻为2D、当电流为0.5A时，外电路的电阻为6,ACD,a,、电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE

7、=EI,、电源的输出功率,电源输出功率随外电阻变化,当内外电阻相等时，电源的输出功率最大,三、电源的功率和效率,例4、（05夏季江苏）如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数为U1=4 V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5 V求：(1)电源的电动势E和内阻r(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?,解析：（1）由闭合电路欧姆定律：，联立以上两式并代入数据解得：E=6V，r=1（2）由电功率表达式：将上式变形为：由上式可知R=r=1时有最大值：,例5、如图所示，图线AB是电路的路端电压随电流变化的关系图线.OM是同一电源向

8、固定电阻R供电时，R两端的电压电变化的图线，由图求：、R的阻值.、在交点C处表示电源的输出功率.、在C点，电源内部消耗的电功率.、电源的最大输出功率.,1、R2.2、输出功率为PC出=UcIc=42W=8W.3、在C点电源内部消耗的功率为PC内Ic2r221W4W.4、电源的最大输出功率Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的.Pm=2/4624（W）9W.,例5、（10上海）中国馆、世博中心和主题馆等主要场馆，太阳能的利用规模达到了历届世博会之最，总发电装机容量达到4.6103kW。设太阳能电池板的发电效率为18%，已知地球表面每平方米接收太阳能的平均辐射功率为1.353kW，那么所使

9、用的太阳能电池板的总面积为 m2。,1.91014,、电源的效率：,外阻R增大，将变大，1,三、电源的功率和效率,当内外电阻相等R=r时，电源的输出功率最大此时效率只有50%,例6、在如图所示的UI图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图象可知A电源的电动势为3V，内阻为0.5B电阻R的阻值为1C电源的输出功率为2WD电源的效率为66.7%,ABD,(10年新课标卷)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、

10、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可知a、b的值分别为A、3/4、1/4B、1/3、2/3C、1/2、1/2D、2/3、1/3,D,电源效率=U/E，E为电源的总电压(即电动势)，根据图象可知Ua=2E/3，Ub=E/3，所以选项D正确。,（10上海）在世博园区，运行着许多氢燃料汽车，其动力来源是氢燃料电池（结构如图）。以下是估测氢燃料电池输出功率的实验步骤：把多用表的选择开关调至电流档，并选择恰当量程，串联在电路中。读出电流I；把多用表的选择开关调至电压档，把红、黑表笔并联在电动机两端，其中红表笔应该接在图中（填“A”或“B”）端。读出电压U；重复步骤和，多次测量，取平

11、均值；根据公式P=计算氢燃料电池输出功率。,A；UI；,（10上海）在世博园区，运行着许多氢燃料汽车，其动力来源是氢燃料电池（结构如图）。在上述第步中遗漏的操作是；如果该电动机的效率为，汽车运动的速度为v，则汽车的牵引力为。,答案：选择恰当量程；UI/v,PR,PI,、原则：,1、串联电路中，电流强度处处相等，沿电流方向每经过一个电阻电势要降低。U=IR=高-低,2、并联电路中，总电流等于各支路电流之和，从电势上看，各支路两端电势分别相等,3、导线理想化，“有电流、无电阻、等电势”,四电路的结构分析、简化,4、理想电流表A，“有电流、无电阻、短路”理想电压表V，“有电流、电阻、断路”电容器C，

12、内部绝缘，“无电流、电阻、断路”,、方法1独立支路法：,电流是分析电路的核心，从电源正极出发顺着电流的走向，经过各电阻绕外电路一周至电源负极,凡电流无分叉依次流过的电阻为串联，凡电流有分叉分别流过的电阻为并联。,注意：“两多一不”1、独立支路要尽可能多2、独立支路包含的电阻数要尽可能多3、不剩无电阻的导线,、方法2等势法：,1、找交叉点节点，电流（导线）的交点,2、找等势点，把等势点合并,3、按照电势高到低，连接电阻,R总=R并+Rpa,分压电路,R总=RL+Rbp,限流电路,电压表V=表头G+串联的分压电阻R,U=Ig(Rg+R),R大，分去电压多，量程U大,改装电压表时，应串联电阻R=（n

13、-1）Rg R内=n Rg,电流表A=表头G+并联的分流电阻R,R小，分去电流多，量程I大,例7、,五、电路动态分析,1、程序法：部分整体部分，变化不变变化即从电阻变化的部分入手，由串、并规律得R总的变化，先分析I总U内U外，再分析不变电阻的电流电压（U=IR），最后分析变化电阻的电流电压（U=IR、串联U总=U1+U2、并联I总=I1+I2,2、极限法：由滑动变阻器引起的电路变化，可考虑变成0和，或其它特殊值，当要注意中间值,3、并同串反法：即一个电阻变大时，与它并联或间接并联的电阻的U、I、P都增大与它串联或间接串联的电阻的U、I、P都减小,例8、(02全国)在如图所示的电路中，R1、R2

14、、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为，内阻为r。设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U。当R5的滑动触点向图中a端移动时，A、I变大，U变小 B、I变大，U变大 C、I变小，U变大 D、I变小，U变小,D,电阻是越串越大，总电阻 任一电阻 电阻是越并越小，总电阻 任一电阻,不管串联、并联，电路中的一个电阻变大，总体的总电阻一定变大。,例9、（09年广东）如图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作。如果再合上S2，则下列表述正确的是A电源输出功率减小 BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大 D通过R3上的电流增大

15、,C,1、不管串联、并联，电路中的一个电阻变大，总体的总电阻一定变大。2、并同串反法：R2由 R2,例10、（08广东）.电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确的是A.电压表和电流表读数都增大B.电压表和电流表读数都减小C.电压表读数增大，电流表读数减小D.电压表读数减小，电流表读数增大,A,解析：设滑动变阻器的触头上部分电阻为x，则电路的总电阻为,滑动变阻器的触头由中点滑向b端时，并联支路电阻x增大，故路端电压变大，同时并联部分的电压变大，故通过电流表的电流增大，故选项A正确。,例11、（07宁夏）在

16、如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3 均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个 电表示数的变化情况是 AI1增大，I2不变，U增大BI1减小，I2增大，U减小CI1增大，I2减小，U增大DI1减小，I2不变，U减小,B,3,例12、（06天津）.如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻、和的阻值都相同。在电键S处于闭合状态上，若将电键S1由位置1切换到位置2，则A.电压表的示数变大 B.电池内部消耗的功率变大C.电阻两端的电压变大D.电池

17、的效率变大,B,3,例13、（05江苏）.如图所示的电路中，电源的电动势和内阻分别为E和r，当闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片时，下列说法正确的是A.电流表的示数变大，电压表的示数变大 B.电流表的示数变大，电压表的示数变小 C.电流表的示数变小，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,D,3,（10上海）在图的闭合电路中，当滑片向右移动时，两电表读数的变化是A、A变大，V变大 B、A变小，V变大C、A变大，V变小 D、A变小，V变小,B,3,六、电路故障分析,1、故障的检测：多用电压表：有读数时（E），断路；无读数时，短路,2、故障问题经常与动态分析结合，注意用并同串反

18、法,例14、（09重庆）.某实物投影机有10个相同的强光灯L1L1(24V/200W)和10个相同的指示灯X1X10(220V/2W),将其连接在220V交流电源上，电路见题18图，若工作一段时间后，L2灯丝烧断，则，A.X1的功率减小，L1的功率增大。B.X1的功率增大，L1的功率增大C.X2功率增大，其它指示灯的功率减小D.X2功率减小，其它指示灯的功率增大,C,3,L1,L1,L2,L10,X1,X2,X10,例15、如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的。现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是 AR3断路 BR1短路 CR2断路 DR1

19、、R2同时短路,C,七、含电容器的电路,1、在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电流，当电容器达到稳定状态时，在电路中相当于阻值无限大的电压表V，看作断路。,、当电容器达到稳定状态时，看电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压。,、当电容器和电阻串联接入电路两端，达到稳定状态时，该电阻看成导线，电路两端电压即为电容器两端电压经常要分析电容器两端的电势。,2、与带电粒子结合的问题经常考虑受力、能量等情况，是一类综合题。,D,解析：理解此电路的工作过程是解决本题的关键。电容器两端的电压与闪光灯两端的电压相等，当电源给电容器充电，达到闪光灯击穿电压U时，闪光灯被击穿，电容器

20、放电，放电后闪光灯两端电压小于U，断路，电源再次给电容器充电，达到电压U时，闪光灯又被击穿，电容器放电，如此周期性充放电，使得闪光灯周期性短暂闪光。要使得充电后达到电压U，则电源电动势一定大于等于U，A 项错误；电容器两端的最大电压为U，故电容器所带的最大电荷量为CU，B项错误；闪光灯闪光时电容器放电，所带电荷量减少，C项错误；充电时电荷通过R，通过闪光灯放电，故充放电过程中通过电阻的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等，D项正确。xv,例17、(09年江苏)在如图所示闪光灯电路中，电源的电动势为E，电容器的电容为C。当闪光灯两端电压达到击穿电压U时，闪光灯才有电流通过并发光，正常工作时，闪光灯

21、周期性短暂闪光，则可以判定 A电源的电动势一定小于击穿电压UB电容器所带的最大电荷量一定为CEC闪光灯闪光时，电容器所带的电荷量一定增大D在一个闪光周期内，通过电阻R的电荷量与通过闪光灯的电荷量一定相等,例18、（00春高考）图示为一个电池、电阻R和平行板电容器组成的串联电路，在增大电容器两极板间距离的过程中，A、电阻R中没有电流B、电容器的电容变小C、电阻R中有从a流向b的电流D、电阻R中有从b流向a的电流,BC,例19、（97全国）如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以A.增大R1 B.减小R1 C.增大R2.减小R2,AD,例20、在如图所示的电路中，电源的电动势E=3

22、0 V，内阻r=10；电阻R1=10，R2=10，R3=30，R4=35；电容器的电容C=100F电容器原来不带电求接通电键K后流过R4的总电量,Q=CU3=210-4C,接通电键K前电容器没有接入电路，两端无电压，无电量,求K断开和闭合时，电容器所带电量之比。,例21、（95年）在如图电路中,电键K1、K2、K3、K4均闭合,C是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P，断开哪一个电键后P会向下运动?A.K1 B.K2C.K3D.K4,C,Q4104C，U3V,例22、如图所示，电源电动势E6V，电源内阻不计定值电阻R1=2.4k、R2=4.8k.、若在ab之间接一个C=100F的电容

23、器，闭合开关S，电路稳定后，求电容器上所带的电量、若在ab之间接一个内阻RV=4.8k的电压表，求电压表的示数,例23、在如图所示的电路中，电源的电动势E=90 V，内阻r=5；电阻R1=10，R2=20，平行板电容器两板间距d=3cm，在两板的正中央有一带电液滴，电量q=-210-7C，质量m=4.510-5kg，g=10m/s2,、若液滴恰好静止时，滑动变阻器的触头P刚好在中点，则滑动变阻器的最大阻值是多少？、将滑动变阻器的触头P迅速滑到A端，液滴将向哪个方向运动？到达极板时速度多大？,R=90；M，v=0.2m/s,1、如图所示为画在同一个坐标系内的两个电源的端压与电流的UI图线。两个电

24、源的电动势和内阻分别为E1、E2和 r1、r2，当外电路接入相同的定值电阻R时，其端压和电流分别为U1、U2和I1、I2，下列说法正确的是 A、E1 E2，r1 r2 B、若 U1 U2，则I1I2C、适当选择R，可使 U1 U2，I1=I2D、适当选择R，可使 I1=I2、U1=U2,ABD,2图中，每个电池的电动势为E，内阻为r，电阻器的电阻R保持不变甲图中通过R的电流为I1，乙图中通过R的电流为I2 已知I1:I2=3:4，则 R:r A等于34 B等于43 C等于11 D不能确定,解：,解得,C,3高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过

25、限流器的电流I Ic时，将造成超导体失超,从超导态（电阻为零）转变为正常态(一个纯电阻)。以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为R1=3,超导临界电流Ic=1.2A,限流电阻R2=6,小灯泡L上标有“6V，6W”的字样,电源电动势E=8V,内阻r=2，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则 A短路前通过R1的电流为2/3A B短路后超导部件将由 超导状态转化为正常态C短路后通过R1的电流为4/3AD短路后通过R1的电流为2A,B C,4、用电动势为1.5V、内阻为1.0的干电池5节串联，给一个“6.0V 0.6W”的用电器供电（1）求该用电器的额定电流；（2）若要使该用电器在

26、额定电压下工作，电路中还需要串联一个阻值多大的电阻？(提示：串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和；串联电池组的内阻等于各个电池内阻之和),解：,（1）额定电流,（2）设5节电池串联，总电动势为E，总内阻为r；串联的电阻阻值为R，其两端电压为U，则,E=5 E0=7.5V,r=5 r0=5.0V,又 U=E-I0r-U0=1V,5如右图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电.已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲r乙r丙，且r乙=R，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是A接在甲电源上时，通过R的电流最大B接在丙电源上时，通过R

27、的电流最大C接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大D接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大,解：,E、R、r一定，r小的I、P大,B D,6、如图所示，UI图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点=，则下列说法中正确的是（）A在b点时，电源有最大输出功率B在b点时，电源的总功率最大C从ab 时，角越大，电源的总功率和输出功率都将增大D从bc 时，角越大，电源的总功率和输出功率都将减小,点拨：两图像与I轴的夹角和的正切分别表示内阻和外电阻的大小.,A D,7.如右图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法中错误的

28、是（）A电源的电动势为4VB电源的内电阻为1C电源输出功率最大值为8WD电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16W,解：,由图线的交点和 得R1=r=1,电源被短路时，,电源输出的最大功率为,C,8、在图示的暗箱中有A、B、C、D共四个接线柱，V1、V2是两个分别连接在B、C和D、A接线柱上的理想电压表,S是连接在C、D接线柱上的开关。现有两节完全相同的普通干电池(电动势和内阻均相同)以及R1=3,R2=2的电阻各一只，还有供连接用的导线若干。某实验小组选用这些组件相互串联后装入暗箱中,(每两个接线柱中最多接一个组件)。实验发现：（1）开关S接通时，V1读数为2.50V，V2读数为1.50V；

29、（2）开关S断开时，V1读数为3.00V，V2读数为0.00V，,a、请在方框内直接画出暗箱内的连线图b、每节干电池的内阻r大小是。,解：,暗箱内的连线图如右图示，,0.5,9图甲为某一小灯泡的U-I 图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4的定值电阻R串联，接在内阻为1、电动势为5V的电源两端，如图乙所示.则通过每盏小灯泡的电流强度为 A，此时每盏小灯泡的电功率为 W。,0.3,0.6,解：,设通过每盏灯的电流为I,灯泡两端的电压为U,由闭合电路欧姆定律得：,在小灯泡的U-I图线中作出上式的图线如图蓝直线示，两图线的交点即为图乙灯泡的工作点。,I=0.3A,U=2V,P=IU=0.6W,所

30、以通过每盏小灯泡的电流强度为 0.3A，此时每盏小灯泡的电功率为0.6W,10如图所示，在A、B两点间接一电动势为4V，内电阻为1的直流电源，电阻R1、R2、R3的阻值均为4，电容器的电容为30F，电流表的内阻不计，当电键S闭合时，求：（1）电流表的读数；（2）电容器所带的电量；（3）断开电键S后，通过R2的电量,解：,（1）由于电阻R1、R2被电流表所短路，所以，电流表的读数为：,（2）电容器的带电量为：,QCUCCUR3CIR330 10-6 0.84=9.610-5 C,（3）当电键断开，电容器相当于电源，外电路是：电阻R1、R2并联后串联R3。,由于各电阻阻值相同，所以通过R2的电量为

31、：,（07北京理综23.）环保汽车将为2008年奥运会场馆服务。某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车，总质量m3103 kg。当它在水平路面上以v36 km/h的速度匀速行驶时，驱动电机的输入电流I50 A，电压U300 V。在此行驶状态下求驱动电机的输入功率P电；若驱动电机能够将输入功率的90%转化为用于牵引汽车前进的机械功率P机，求汽车所受阻力与车重的比值（g取10 m/s2）；设想改用太阳能电池给该车供电，其他条件不变，求所需的太阳能电池板的最小面积。结合计算结果，简述你对该设想的思考。已知太阳辐射的总功率P041026 W，太阳到地球的距离r1.51011 m，太阳光传播到达地面的过程中大约有30%的能量损耗，该车所用太阳能电池的能量转化效率约为15%。,2,3,