闭合电路的功率

,闭合电路的功率,1,闭合电路欧姆定律,(1),内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成,，跟内、外电路的电阻之和成,(2),公式,正比,反比,U,内,U,外,2,路端电压与外电阻的关系,(1),一,般情况：根据,U,IR,当,R,增大时，,U,(2),特殊情况,增大,E,3,路端电压跟电流的关系,(1),关系式：,U,.,(2),用图象表示如图,7,2,1,所示,E,Ir,4,闭合电路的几个功率,(1),电,源的总功率,P,总,EI,U,外,I,U,内,I,P,出,P,内,若外电路是纯电阻电路，则有,P,总,I,2,(,R,r,),(2),电源内部消耗的功率,P,内,I,2,r,U,内,I,P,总,P,出,(3),电源的输出功率,P,出,UI,EI,I,2,r,P,总,P,内,1,电源的输出功率与外电路电阻的关系,若,外电路是纯电阻电路，则电源的输出功率,(1),当,R,r,(,内、外电阻相等,),时，电源的输出功率最大,P,m,(2),当,R,r,时，随着,R,的增大输出功率越来越小,(3),当,R,r,时，随着,R,的增大输出功率越来越大,(4),当,P,出,r,乙,，,D,选项正确；内电压,U,r,I,r,，当电流为,I,0,时，显然,Ur,甲,Ur,乙,，故,B,错误；从图象的截距易知,E,甲,E,乙,，选项,C,正确,答案：,B,【,例,1】,电,动势为,E,、,内阻为,r,的电源与定值电阻,R,1,、,R,2,及滑动变阻器,R,连接成如图,7,2,6,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,解析：,由电路图可知，滑动变阻器的触头向,b,端滑动时，其连入电路的阻值,变大，导致整个电路的外电阻,R,外,增大，由,U,R,外,知路端电压即电压,表的读数变大，而,R,1,的分压,UR,1,R,1,减小，故,R,2,两端的电压,UR,2,U,UR,1,增大，再据,I,可得通过,R,2,的电流增大，即电流表的读数增大，所以,A,项正确,答案：,A,电路的动态分析法,(1),程序法,基本思路：电路结构的变化,R,的变化,R,总,的变化,I,总,的变化,U,端的变化,固定支路 变化支路,(2),极端法：即因变阻器滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两,个极端去讨论,1,1,在某控制电路中，需要连成如图,7,2,7,所示的电路，主要由电动势为,E,、内阻为,r,的电源与定值电阻,R,1,、,R,2,及电位器,(,滑动变阻器,),R,连接而成，,L,1,、,L,2,是红绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向,a,端时，下列说法中正确的是,(,),A,L,1,、,L,2,两个指示灯都变亮,B,L,1,、,L,2,两个指示灯都变暗,C,L,1,变亮，,L,2,变暗,D,L,1,变暗，,L,2,变亮,解析：,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向,a,端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，,L,1,灯变暗，通过其电流减小；由,U,1,I,2,R,1,及,I,2,I,I,1,可知,R,1,分担电压增大，,L,2,及,R,2,两端电压减小，,L,2,功率减小而变暗，选项,B,正确,答案：,B,1,2,(2009,广东物理，,10),如图,7,2,8,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,S,1,，三个灯泡都能正常工作如果再合上,S,2,，则下列表述正确的是,(,),A,电源输出功率减小,B,L,1,上消耗的功率增大,C,通过,R,1,上的电流增大,D,通过,R,3,上的电流增大,解析,：,电源不计内阻，其输出电压等于电动势,.,当闭合 时，电路的外电阻,变小，电路电流变大，故 对；电源的输出功率 ，所以电源输出功率应该变大，错误；因并联部分两端的电压 ，闭合 时 变大，所以 变小，上消耗的功率变小，通过 的电流也是变小的，故 错误,.,答案,：,C,【,例,2】,如,图,7,2,9,所示，电源电动势,E,6 V,，内阻,r,1,，电阻,R,1,2,，,R,2,3,，,R,3,7.5,，电容器的电容,C,4 F.,开关,S,原来断开，,现在合上开关,S,到电路稳定，试问这一过程中通过电流表的电量是多少？,解析：,S,断开，,C,相当于断路，,R,3,中无电流，,C,两端电压即,R,2,两端电压,U,2,R,2,3 V.,Q,CU,2,12,10,6,C,，且,a,板带正电，,b,板带负电,S,闭合，,C,两端电压即,R,1,两端电压，由电路分析：,.,Q,CU,1,7.2,10,6,C,且,a,板带负电，,b,板带正电,据此通过电流表电量,Q,Q,Q,1.92,10,5,C.,答案：,1.92,10,5,C,(1),解决这类问题的一般方法：通过稳定的两个状态来了解不稳定的中间变化过程,(2),只有当电容器充、放电时，电容器支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器对电路的作用是断路,(3),电路稳定时，与电容器串联的电阻为等势体，电容器的电压为与之并联的电阻电压,2,1,如图,7,2,10,所示的电路中，开关,S,闭合一段时间后，下列说法中正确的是,(,),A,将滑片,N,向右滑动时，电容器放电,B,将滑片,N,向右滑动时，电容器继续充电,C,将滑片,M,向上滑动时，电容器放电,D,将滑片,M,向上滑动时，电容器继续充电,解析：,电路稳定时，,R,1,和,R,3,串联接在电路中，电容器,C,两端电压等于,R,3,两端的电压，将滑片,N,向右滑动时，,R,3,阻值变小，,R,3,两端电压变小，电容器,C,两端电压变小，电容器,C,放电，,A,选项正确，,B,选项错误；电路稳定时没有电流经过,R,2,，,R,2,相当于一根导线，当滑片,M,向上滑动时，电容器两端电压不变，电容器既不充电也不放电，,C,、,D,选项错误,答案：,A,2,2,如图,7,2,11,所示，在水平放置的平行板电容器之间，有一带电油滴,P,处于静止状态，若从某时刻起，油滴所带的电荷开始缓慢减小，为维持该油滴仍处于静止状态，可采取下列哪些措施,(,),其他条件不变，使电容器两极板缓慢靠近,其他条件不变，使电容器两极板缓慢远离,其他条件不变，将变阻器的滑片缓慢向左移动,其他条件不变，将变阻器的滑片缓慢向右移动,A,B.C.D.,答案：,C,【,例,3】,图,7,2,12,甲为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，由图可知，两者不成线性关系，这是由于,_,如图乙所示，将这个电灯与,20,的定值电阻,R,串联，接在电动势为,8 V,的电源上，则电灯的实际功率为,_ W,(,不计电流表电阻和电源内阻,),解析：,根据闭合电路欧姆定律：,E,IR,U,L,得到：,8,U,L,20,I,在甲图中画出此方程的图象如右图,由图象得出：该图象与原图的交点为此电路对应的电流和电压值，故此电路中小灯泡两端电压为,U,2 V,，电流,I,0.3 A,，所以功率,P,UI,0.6 W.,答案：,随电压的增大，灯变亮，灯丝温度升高，电阻率变大，电阻变大,0.6,由小灯泡的,U,I,图线可知小灯泡的电阻随电流的增大而增大，不能把小灯泡的电阻看作常数通过电路和图象考查对小灯泡的,U,I,图线和直流电路的理解、分析及相关计算,3,1,如图,7,2,13,所示，在,U,I,图象上，,a,、,b,、,c,各点均表示该电路中的一个确,定的工作状态，,45,，则下列说法正确的是,(,),A,在,b,点时，电源有最小的输出功率,B,在,b,点时，电源的总功率最大,b,，,增大，电源的总功率和输出功率都增大,C,从,a,b,，,增大，电源的总功率和输出功率都增大,D,从,b,c,，,增大，电源的总功率和输出功率都减小,解析：,在,b,点时，电源的内阻等于外电阻，电源有最大的输出功率，电源的总功率,R,总,=,IE,，,电流越大总功率越大，外电阻为零时总功率最大，从,a,c,，,增大，外电阻增大，电流减小，电源的总功率减小，输出功率增大从,b,c,时，,增大，电流减小，电源的总功率和输出功率都减小,答案：,D,在如图,7,2,14,所示电路中，电源电动势,E,6 V,，内阻不计，小灯泡,L,上标有,“,6 V,0.3 A,”,的字样，滑动变阻器,R,1,的阻值范围是,0,20,，电阻,R,2,上标有,“,15,、,4 A,”,，理想电流表,A,的量程为,0,0.6 A,甲、乙两同学在讨论滑动变阻器功率的取值范围时，甲同学认为：由于电流表允许通过的最大电流为,0.6 A,，所以通过,R,1,的最大电流为,0.3 A,，这时滑动变阻器,R,1,两端的最大电压为,U,1m,E,I,1m,R,2,1.5 V,，因此滑动变阻器的最大功率为,P,1m,I,1m,U,1m,0.45 W.,乙同学不同意甲同学的看法，他认为滑动变阻器的功率决定于通过它的电流和它两端的电压的乘积，即,P,1,I,1,U,1,，电流最大时功率未必最大，只有电流、电压的乘积最大时，功率才最大,你认为甲、乙两位同学中，哪位同学的看法正确，如果你认为甲同学正确，请简述他正确的理由；如果你认为乙同学正确，请求出滑动变阻器,R,1,的最大功率,P,1m,.,解：,甲,同学错主要原因是把可变电阻的功率与定值电阻的功率相混淆，把电源的输出功率与定值电阻的功率相混淆，根据,P,I,2,R,错误地认为电流越大功率越大,乙同学正确，因电源内阻不计，所以,L,支路可以不用考虑，将,R,2,并入电源，看成一个等效电源，则,R,1,的功率即为等效电源的输出功率，则当,R,1,R,2,15,时，,R,1,的功率最大，此时,R,1,两端的电压为,U,1,E,/2,3 V,，,R,1,的功率为,P,1m,U,/,R,1,0.6 W.,答：,0.6 W,【,正确解答,】,在求最大功率时要特别注意求的是定值电阻的最大功率还是可变电阻的最大功率，对于定值电阻,P,I,2,R,，电流越大功率越大对于可变电阻的功率,P,I,2,R,，电阻是变化的，电阻增大电流往往是减小的，只有,I,2,R,最大时功率才最大对于电源的输出功率，外电阻与内电阻相等时电源的输出功率最大我们在解题时要具体问题具体分析，不能生搬硬套，关键是要掌握好,“,条件和范围,”,.,【,题后反思,】,