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专题四专题四 电路与电磁感应电路与电磁感应第九讲恒定电流第九讲恒定电流重点知识归纳重点知识归纳一、欧姆定律的比较一、欧姆定律的比较部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律图图象象图象图象形状形状物理物理意义意义一个电阻上分担的电一个电阻上分担的电压与流过电阻的电流压与流过电阻的电流成正比成正比.反映了导体阻反映了导体阻碍电流的性质碍电流的性质闭合电路中闭合电路中,路端电压路端电压随电流的增大而减小随电流的增大而减小,反映了闭合电路中路反映了闭合电路中路端电压与电流的关系端电压与电流的关系研究研究对象对象一段导体一段导体闭合电路闭合电路部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律图图象象外外延延(1)由闭合电路欧姆定律得由闭合电路欧姆定律得UEIr(U、I间关系间关系),路路端电压端电压U随干路电流随干路电流I变化变化的关系图线为倾斜直线的关系图线为倾斜直线,称称为电源的外特性曲线为电源的外特性曲线.如图如图所示所示:图线的纵截距表示电图线的纵截距表示电源电动势源电动势,斜率的绝对值表示内阻斜率的绝对值表示内阻部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律图图象象外外延延(2)图中图中a为电源的为电源的UI图象图象;b为外电阻的为外电阻的UI图象图象;两者的交点坐标表示该电阻接入电两者的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路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率间的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝的斜率的绝对值表示内阻大小对值表示内阻大小;b的斜率的绝对值表示外的斜率的绝对值表示外电阻的大小电阻的大小;当两个斜率的绝对值相等时当两个斜率的绝对值相等时(即即内、外电阻相等时图中矩形面积最大内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出即输出功率最大功率最大(可以看出此时路端电压是电动势的可以看出此时路端电压是电动势的一半一半,电流是最大电流的一半电流是最大电流的一半)特别提醒：特别提醒：闭合电路中电源的电动势由电源本闭合电路中电源的电动势由电源本身性质决定，与电路闭合与否无关，一般情况身性质决定，与电路闭合与否无关，一般情况下认为电动势不变下认为电动势不变二、电源的功率和效率二、电源的功率和效率1电源的功率电源的功率(1)电源的总功率：电源的总功率：PEI(2)电源内部消耗的功率：电源内部消耗的功率：P内内I2r(3)电源的输出功率电源的输出功率:P出出P总总P内内EII2rUI可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图91所示所示图图91讨论讨论:当当E、R一定时一定时,由由式知式知,电源输出功率电源输出功率最大的条件是最大的条件是:让电源内阻让电源内阻r最小最小(属选电源类型属选电源类型).当当R、r一定时一定时,由由式知式知,电源输出功率最大的电源输出功率最大的条件是条件是:让电源电动势让电源电动势E最大最大(属选电源类型属选电源类型).当当E、r一定时一定时,由式知由式知,电源输出功率最大的电源输出功率最大的条件是条件是:通过改变外电路的阻值通过改变外电路的阻值R,让让Rr(属选外属选外电阻类型电阻类型).特别提醒特别提醒:电源输出功率最大时电源输出功率最大时,不是电源效率最不是电源效率最高高,此时效率只有此时效率只有50%,电源的效率随外电阻的增电源的效率随外电阻的增大而增大大而增大,要把电源的输出功率、电源效率与外要把电源的输出功率、电源效率与外电阻的关系区分开电阻的关系区分开.热点题型示例热点题型示例电路动态分析问题电路动态分析问题1明确引发变化的原因明确引发变化的原因(1)滑动变阻器滑片的位置改变滑动变阻器滑片的位置改变(2)电路中开关的闭合、断开，甚至换向电路中开关的闭合、断开，甚至换向(3)非理想电表对电路的测试非理想电表对电路的测试(4)电容器结构的改变电容器结构的改变(5)电路故障电路故障(断路、短路断路、短路)(6)电路中有传感器的敏感元件电路中有传感器的敏感元件2结合电路相关规律进一步分析结合电路相关规律进一步分析“部分部分整体整体部分部分”，即从支路电阻值的变化，即从支路电阻值的变化入手，由串、并联规律判断入手，由串、并联规律判断R总总的变化情况，再由的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断闭合电路欧姆定律判断I总总和和U端端的变化情况，最后的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律判断各支路物理量的变化再由部分电路欧姆定律判断各支路物理量的变化情况情况 (2011年高考北京卷年高考北京卷)如图如图92所示电路，所示电路，电源内阻不可忽略开关电源内阻不可忽略开关S闭合后，在变阻器闭合后，在变阻器R0的的滑动端向下滑动的过程中滑动端向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大电压表的示数增大,电流表的示数减小电流表的示数减小D.电压表的示数减小电压表的示数减小,电流表的示数增大电流表的示数增大例例1图图92【答案】【答案】A强化训练强化训练1(2010年高考上海卷年高考上海卷)如图如图93的闭合的闭合电路中，当滑片电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变向右移动时，两电表读数的变化是化是()AA变大，变大，V变大变大BA变小，变小，V变大变大CA变大，变大，V变小变小DA变小，变小，V变小变小图图93解析：选解析：选B.滑片滑片P向右移动，滑动变阻器接入电向右移动，滑动变阻器接入电路中的电阻变大，总电阻也变大，电流表示数路中的电阻变大，总电阻也变大，电流表示数变小；由闭合电路的欧姆定律可知，回路中电变小；由闭合电路的欧姆定律可知，回路中电流减小，电源内电压减小，流减小，电源内电压减小，R0两端电压减小，两端电压减小，所以滑动变阻器两端电压升高，电压表示数变所以滑动变阻器两端电压升高，电压表示数变大，故大，故B项正确项正确1分析含电容电路的基本思路分析含电容电路的基本思路(1)明确电路的连接方式明确电路的连接方式,必要时画出等效电路图必要时画出等效电路图.电容器充、放电结束后电容器充、放电结束后,没有电流通过电容器没有电流通过电容器,因此因此相当于断路相当于断路,可先将其去掉可先将其去掉,以便于分析以便于分析.(2)确定电容器两端的电压与哪部分电路确定电容器两端的电压与哪部分电路(或电阻或电阻)两端的电压相同两端的电压相同含容电路的分析与判断含容电路的分析与判断(3)明确电容器所处的状态明确电容器所处的状态,是充电还是放电过程是充电还是放电过程,还是处于充电完毕的状态还是处于充电完毕的状态.(4)电容器是以电场的形式储存电能电容器是以电场的形式储存电能,其宏观表现其宏观表现是电容器带电是电容器带电,两极板间存在电势差两极板间存在电势差.2含容电路的基本类型含容电路的基本类型(1)和电容器相关的物理量的分析与计算和电容器相关的物理量的分析与计算.(2)电容器内带电粒子的动力学问题及功能关系电容器内带电粒子的动力学问题及功能关系. (2011年押题卷年押题卷)用四个阻值均为用四个阻值均为R的电阻的电阻连成如图连成如图94所示的电路所示的电路.电键电键S闭合时闭合时,有一质量有一质量为为m、带电荷量为、带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点板电容器的中点,平行板电容器的下极板接地平行板电容器的下极板接地.现打现打开电键开电键S,这个带电小球便向平行板电容器的一个这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动极板运动,并和此板碰撞并和此板碰撞,碰撞过程中小球没有机械碰撞过程中小球没有机械能损失能损失,只是碰后小球所带电荷量发生变化只是碰后小球所带电荷量发生变化,碰后小碰后小球带有和该极板同种性质的电荷球带有和该极板同种性质的电荷,并恰能运动到另并恰能运动到另一极板一极板,设两极板间距离为设两极板间距离为d,不计电源内阻不计电源内阻,求求:例例2(1)小球开始带什么电？小球开始在中点的电势小球开始带什么电？小球开始在中点的电势是多少？电源电动势是多少？电源电动势E为多大？为多大？(2)小球与极板碰撞后所带的电荷量小球与极板碰撞后所带的电荷量q为多少？为多少？图图94强化训练强化训练2(2010年高考安徽理综卷年高考安徽理综卷)如图如图95所所示示,M、N是平行板电容器的两个极板是平行板电容器的两个极板,R0为定值电为定值电阻阻,R1、R2为可调电阻为可调电阻,用绝缘细线将质量为用绝缘细线将质量为m、带、带正电的小球悬于电容器内部正电的小球悬于电容器内部.闭合开关闭合开关S,小球静止小球静止时受到悬线的拉力为时受到悬线的拉力为F.调节调节R1、R2,下列关于下列关于F的的大小判断正确的是大小判断正确的是()图图95A保持保持R1不变，缓慢增大不变，缓慢增大R2时，时，F将变大将变大B保持保持R1不变，缓慢增大不变，缓慢增大R2时，时，F将变小将变小C保持保持R2不变，缓慢增大不变，缓慢增大R1时，时，F将变大将变大D保持保持R2不变，缓慢增大不变，缓慢增大R1时，时，F将变小将变小解析解析:选选B.据题图可知电容器两端电压据题图可知电容器两端电压UMN即即R0两两端电压端电压,而而R0和和R2是串联关系是串联关系,两者电压的和为电源两者电压的和为电源的电动势的电动势,因此因此R2UR0UMN电场强度电场强度E F电电F,B正确正确;R2不变不变,缓慢增大缓慢增大R1时时,R0两端电两端电压不变压不变,电容器两端电压不变电容器两端电压不变,故故F不变不变,C、D均错均错.直流电路的计算直流电路的计算 (15分分)(2011年湖南长沙模拟年湖南长沙模拟)如图如图96所所示示,R1、R2为定值电阻为定值电阻,R3为滑动变阻器为滑动变阻器.3个电阻采个电阻采用如图甲所示方式接在电源上用如图甲所示方式接在电源上,已知已知R13 、R212 .现利用电压传感器现利用电压传感器(相当于电压表相当于电压表)和电流传和电流传感器感器(相当于电流表相当于电流表)研究研究R3上的电压与电流变化关上的电压与电流变化关系系,任意滑动任意滑动R3上的滑动触头上的滑动触头,通过数据采集器将电通过数据采集器将电压与电流信号输入计算机后压与电流信号输入计算机后,在屏幕上得到的在屏幕上得到的U I图象为如图乙所示的一条直线图象为如图乙所示的一条直线(实线部分实线部分).试求试求:例例3图图96(1)电源的电动势和内电阻；电源的电动势和内电阻；(2)R3的最大阻值；的最大阻值；(3)R3消耗的最大功率消耗的最大功率【答案】【答案】(1)6 V1 (2)6 (3)1.69 W强化训练强化训练3如图如图97所示的电路所示的电路,电源电动势电源电动势E10 V,内阻内阻r0.8 ,R13.2 ,当电键当电键S断开时断开时,电阻电阻R2消耗的电功率为消耗的电功率为4 W;电键电键S闭合后闭合后,R2和和R3的并联电路消耗的总功率也是的并联电路消耗的总功率也是4 W.求：求：(1)R2和和R3的阻值的阻值.(2)S闭合前后闭合前后,R1消耗的消耗的电功率分别为多少？电功率分别为多少？图图97知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放
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