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第2课时 直流电路和交流电路
1.纯电阻电路和非纯电阻电路的电功、电功率的比较
(1)纯电阻电路:电功W=UIt,电功率P=UI,且电功全部转化为电热,有W=Q=UIt=t=I2Rt,P=UI==I2R.
(2)非纯电阻电路:电功W=UIt,电功率P=UI,电热Q=I2Rt,电热功率P热=I2R,电功率大于电热功率,即WQ,故求电功、电功率只能用W=UIt、P=UI,求电热、电热功率只能用Q=I2Rt、P热=I2R.
2.电源的功率和效率
(1)电源的几个功率
①电源的总功率:P总=EI
②电源内部消耗的功率:P内=I2r
③电源的输出功率:P出=UI=P总-P内
(2)电源的效率η=×100%=×100%
3.交流电的“四值”
(1)最大值Em=NBSω.
(2)瞬时值e=NBSωsin_ωt.
(3)有效值:正弦式交流电的有效值E=;非正弦式交流电的有效值必须根据电流的热效应,用等效的思想来求解.计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值.
(4)平均值:=n,常用来计算通过电路的电荷量.
4.理想变压器的基本关系式
(1)功率关系:P入=P出.
(2)电压关系:=.
(3)电流关系:只有一个副线圈时=.
直流电路动态分析方法
(1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”.即从阻值的变化入手,由串、并联规律判定R总的变化情况,再由欧姆定律判断I总和U端的变化情况,最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判断各部分的变化情况.
(2)结论法——“并同串反”:
“并同”:指某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小).
“串反”:指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大).
考向1 直流电路的动态分析
例1 如图1所示,平行金属板中带电质点P原来处于静止状态,不考虑电流表和电压表对电路的影响,R1的阻值和电源内阻r相等.当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,则( )
图1
A.R3上消耗的功率逐渐增大
B.电流表读数减小,电压表读数增大
C.电源的输出功率逐渐增大
D.质点P将向上运动
审题突破 当R4的滑片向b端移动时,其电阻如何变化?电容器两极板间电压和哪部分电路电压相等?如何分析电源的输出功率变化情况?
解析 滑动变阻器R4的滑片向b端移动时,R4的阻值越来越小,故并联电路的总电阻减小,根据串联电路的分压规律可得:R3的电压减小,消耗的功率减小,故A错误;电容器电压等于R3的,故也减小,所以质点P将向下运动,所以D错误;外电路总电阻减小,所以干路电流I1增大,而R3的电流I3减小,根据I1=I3+IA,可得电流表读数IA增大,所以B错误;因R1的阻值和电源内阻r相等,故外电路电阻大于电源内阻,且逐渐减小,由输出功率与外电阻的关系可得:电源的输出功率在增大,所以C正确.
答案 C
某同学准备用一种金属丝制作一只电阻温度计.他先通过实验描绘出一段金属丝的U-I曲线,如图2甲所示.再将该金属丝与某一定值电阻R0串联接在电路中,用电压表(电压表的内阻远大于金属丝的电阻)与金属丝并联,并在电压表的表盘上标注温度值,制成电阻温度计,如图乙所示.下列说法中正确的是( )
图2
A.从图甲可知,该金属丝的阻值随温度的升高而减小
B.图乙中电压表的指针偏转角越大,温度值越小
C.选用不同阻值的R0可以改变温度计的量程,R0越大,量程越大
D.温度越高,电源消耗的功率越大
答案 C
解析 从图甲可知,图线上的点与原点连线的斜率表示电阻的大小,故该金属丝的阻值随温度的升高而增大,所以A错误;图乙中电压表的指针偏转角越大,说明RT的阻值越大,即温度越高,所以B错误;若R0越大,电压表要偏转同样的角度,需RT的阻值更大,即温度更高,量程越大,所以C正确;温度越高,RT的阻值越大,电路电流越小,所以电源消耗的功率P=EI越小,故D错误.
考向2 交流电的产生和描述
例2 如图3甲为小型旋转电枢式交流发电机,电阻为r=2 Ω矩形线圈在磁感应强度为B的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的两端经集流环和电刷与右侧电路连接,右侧电路中滑动变阻器R的最大阻值为R0= Ω,滑动片P位于滑动变阻器中央,定值电阻R1=R0、R2=,其他电阻不计.从线圈平面与磁场方向平行时开始计时,闭合开关S,线圈转动过程中理想交流电压表示数是10 V,图乙是矩形线圈磁通量随时间t变化的图象,则下列说法正确的是( )
图3
A.电阻R2上的热功率为 W
B.0.02 s时滑动变阻器R两端的电压瞬时值为零
C.线圈产生的e随时间t变化的规律是
e=10cos 100πt (V)
D.线圈开始转动到t= s
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