《电路及其应用——学科素养提升》课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/11/2,#,22,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/11/2,#,电路及其应,用,学,科素养提升,电路及其应用学科素养提升,1,科学思维,1,等效电流的求解,电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间,(,一般选一个周期,),，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,1.,所谓等效是指不同的物理过程,(,或现象,),在某种意义上有相同效果。等效法就是在保证某种效果,(,特性和关系,),相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程的方法。,科学思维1等效电流的求解,2,电路及其应用学科素养提升课件,3,例,1,一根横截面积为,S,的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为,q,，当此棒沿轴线方向做速度为,v,的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为,(,),答案,A,例1一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，,4,电路及其应用学科素养提升课件,5,针对训练,1,(,多选,),半径为,R,的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为,Q,，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度,匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是,(,),A.,若,不变而使电荷量,Q,变为原来的,2,倍，则等效电流也将变为原来的,2,倍,B.,若电荷量,Q,不变而使,变为原来的,2,倍，则等效电流也将变为原来的,2,倍,C.,若使,、,Q,不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大,D.,若使,、,Q,不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小,针对训练1(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷,6,答案,AB,答案AB,7,科学思维,2,电路的等效化简,一、化简原则,1.,理想导线可任意长短。,2.,无电流支路可去掉。,3.,等电势点可合并。,4.,理想电压表可看成断路，理想电流表可看成短路，电流稳定后，电容器可看成断开。,科学思维2电路的等效化简,8,若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍,5 V，只有一节干电池，接线柱A应接电源正极，在B、C、D三点间无电池。,所谓等效是指不同的物理过程(或现象)在某种意义上有相同效果。,电压为零，说明所测的两点间被短路，也可能是这两点都在断开的电路的负极一侧或正极一侧。,RBC4 ，RBD3 ，RCD5 。,(2)判定各节点电势的高低。,答案箱内电路结构如图所示。,(1)将各节点用字母标上。,思路点拨判断黑箱内元件的连接情况，要根据外部电压、电阻的测量结果来作出判定，采用各个击破的方式来画出内部结构，然后分析所画结构图是否符合题意，直到所画图符合题意为止。,则有IA2I1I20.,针对训练1(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是(),电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻R1、R2、R3为并联关系，电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系，选项A、B错误；,根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。,由电阻测量结果可知，B、C、D三个接线柱之间均有电阻，如图所示，由测量结果可知，R1R24 ，R1R33 ，R2R35 ，解得R11 ，R23 ，R32 。,(2)判定各支路元件的电流方向。,等效法就是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程的方法。,若电荷量Q不变而使变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻R1、R2、R3为并联关系，电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系，选项A、B错误；,若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小,电压不为零，说明内部有电源；,若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大,若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍,(2)因为UABU并U4，所以R4两端电压为,(2)判定各支路元件的电流方向。,二、化简方法,1.,电流分支法,(1),将各节点用字母标上。,(2),判定各支路元件的电流方向。,(3),按电流流向，自左向右,(,或自上向下,),将各元件、节点、分支逐一画出。,(4),将画出的等效图加工整理。,若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的,9,2.,等势点排列法,(1),将各节点用字母标上。,(2),判定各节点电势的高低。,(3),将各节点按电势高低自左向右,(,或自上向下,),依次排列，再将各节点之间的支路画出。,(4),将画出的等效图加工整理。,2.等势点排列法(1)将各节点用字母标上。,10,例,2,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),R,1,与,R,4,两端的电压之比。,例2如图所示电路，R1R24 ，R3R42,11,并联部分的电压,U,并,IR,并,21 V,2 V,。,并联部分的电压U并IR并21 V2 V。,12,通过,R,1,、,R,2,、,R,3,三个电阻的电流分别为,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,通过R1、R2、R3三个电阻的电流分别为由图可知，电流表A1,13,(2),因为,U,AB,U,并,U,4,，所以,R,4,两端电压为,U,4,U,AB,U,并,6 V,2 V,4 V,，,答案,(1)1.5 A,1.0 A,(2)1,2,(2)因为UABU并U4，所以R4两端电压为答案(1),14,针对训练,2,分析如图所示的电路,(,电流表内阻不计,),，下列说法正确的是,(,),A.,四个电阻为并联关系,B.,四个电阻为串联关系,C.A,1,的示数为通过,R,2,和,R,3,的电流之和,D.A,2,的示数为通过,R,3,和,R,4,的电流之和,针对训练2分析如图所示的电路(电流表内阻不计)，下列说,15,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻,R,1,、,R,2,、,R,3,为并联关系，电阻,R,1,、,R,2,、,R,3,构成的并联电路与,R,4,为串联关系，选项,A,、,B,错误；根据电路图可知，,A,1,的示数为通过,R,2,和,R,3,的电流之和，,A,2,的示数为通过,R,1,和,R,2,的电流之和，选项,C,正确，,D,错误。,答案,C,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，,16,科学思维,3,电学黑箱原件的判断,1.“,电学黑箱,”,的种类,一般有四种：,(1),纯电阻黑箱；,(2),纯电源黑箱；,(3),由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；,(4),含电容器、二极管的黑箱。,科学思维3电学黑箱原件的判断,17,2.,常见元件的特性及测量现象,元件,特性,不分极性，正向、反向电阻大小相等,单向导电性，正向、反向电阻差值很大,直流电路中相当于断路，欧姆表测量时指针先偏转，又回到,“”,刻度,提供电压，用电压表测量，如果在两测量点间电压最大，说明两点间有电源,2.常见元件的特性及测量现象元件特性不分极性，正向、反向电阻,18,(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)；,电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻R1、R2、R3为并联关系，电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系，选项A、B错误；,由电阻测量结果可知，B、C、D三个接线柱之间均有电阻，如图所示，由测量结果可知，R1R24 ，R1R33 ，R2R35 ，解得R11 ，R23 ，R32 。,直流电路中相当于断路，欧姆表测量时指针先偏转，又回到“”刻度,(4)含电容器、二极管的黑箱。,针对训练1(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是(),(1)将各节点用字母标上。,电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,A2的示数为通过R3和R4的电流之和,所谓等效是指不同的物理过程(或现象)在某种意义上有相同效果。,(2)R1与R4两端的电压之比。,电压不为零，说明内部有电源；,IA1I2I30.,电压不为零，说明内部有电源；,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻R1、R2、R3为并联关系，电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系，选项A、B错误；,答案箱内电路结构如图所示。,A1的示数为通过R2和R3的电流之和,单向导电性，正向、反向电阻差值很大,例2如图所示电路，R1R24 ，R3R42 ，UAB6 V，求：,(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)；,电压为零，说明所测的两点间被短路，也可能是这两点都在断开的电路的负极一侧或正极一侧。,A1的示数为通过R2和R3的电流之和,科学思维2电路的等效化简,针对训练1(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是(),若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大,(1)将各节点用字母标上。,例2如图所示电路，R1R24 ，R3R42 ，UAB6 V，求：,(4)将画出的等效图加工整理。,解析对电路进行简化，简化后的电路如图所示，根据电路图可知，电阻R1、R2、R3为并联关系，电阻R1、R2、R3构成的并联电路与R4为串联关系，选项A、B错误；,针对训练1(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是(),根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。,若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小,电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,(1)将各节点用字母标上。,科学思维2电路的等效化简,RBC4 ，RBD3 ，RCD5 。,(2)判定各支路元件的电流方向。,提供电压，用电压表测量，如果在两测量点间电压最大，说明两点间有电源,(1)将各节点用字母标上。,由电阻测量结果可知，B、C、D三个接线柱之间均有电阻，如图所示，由测量结果可知，R1R24 ，R1R33 ，R2R35 ，解得R11 ，R23 ，R32 。,科学思维2电路的等效化简,(3)由电阻和电源组成的闭合电路黑箱；,则有IA2I1I20.,则有IA2I1I20.,(3)将各节点按电势高低自左向右(或自上向下)依次排列，再将各节点之间的支路画出。,若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍,(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)；,RBC4 ，RBD3 ，RCD5 。,电荷的运动可以等效为电流，计算中可以选取一定时间(一般选一个周期)，此时间内通过截面的电荷量与此时间的比值即为等效电流。,3.,用多用电表探测黑箱内的电学元件的基本思路,根据以上思路判断出黑箱内有哪些电学元件后，再根据各接点间测量的数据进行逻辑推理，最后确定出元件的位置和连接方式。,(1)电流表A1和A2的示数(不计电流表的内阻)；若使、Q,19,例,3,现有一个电学黑箱，有,A,、,B,、,C,、,D,四个接线柱，如图所示。若用多用电表的电压挡和电阻挡分别做三次测量，发现两接线柱间测量结果如下：,U,AB,U,AC,U,AD,1.5 V,；,U,BC,U,BD,U,CD,0,；,R,BC,4 ,，,R,BD,3 ,，,R,CD,5 ,。,试判断箱内电路的最简结构,(,电阻无并联的情况,),。,思路点拨判断黑箱内元件的连接情况，要根据外部电压、电阻的测量结果来作出判定，采用各个击破的方式来画出内部结构，然后分析所画结构图是否符合题意，直到所画图符合题意为止。,例3现有一个电学黑箱，有A、B、C、D四个接线柱，如图,20,解析由电压测量结果知，,B,、,C,、,D,三点电势相等，,A,点电势比它们高,1.5 V,，只有一节干电池，接线柱,A,应接电源正极，在,B,、,C,、,D,三点间无电池。由电阻测量结果可知，,B,、,C,、,D,三个接线柱之间均有电阻，如图所示，由测量结果可知，,R,1,R,2,4 ,，,R,1,R,3,3 ,，,R,2,R,3,5 ,，解得,R,1,1 ,，,R,2,3 ,，,R,3,2 ,。,答案箱内电路结构如图所示。,解析由电压测量结果知，B、C、D三点电势相等，A点电势比,21,方法总结,判断黑盒子问题时要特别关注电压和电阻的测量情况。电压不为零，说明内部有电源；电压为零，说明所测的两点间被短路，也可能是这两点都在断开的电路的负极一侧或正极一侧。电阻的测量值也能反映电路电阻的连接情况，可以判断黑盒子中是否有二极管。,方法总结,22,