高中物理专题精解-电磁感应与电路的分析.docVIP

第2专题电磁感应与电路的分析

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要点归纳

一、电路分析与计算

1．局部电路总电阻的变化规律

(1)无论是串联电路还是并联电路，其总电阻都会随其中任一电阻的增大(减小)而增大(减小)．

(2)分压电路的电阻．如图5－1所示，在由R1和R2组成的分压电路中，当R1串联局部的阻值RAP增大时，总电阻RAB增大；当RAP减小时，总电阻RAB减小．

图5－1

(3)双臂环路的阻值．如图5－2所示，在由R1、R2和R组成的双臂环路中，当AR1P支路的阻值和AR2P支路的阻值相等时，RAB最大；当P滑到某端，使两支路的阻值相差最大时，RAB最小．

图5－2

2．复杂电路的简化

对复杂电路进行简化，画出其等效电路图是正确识别电路、分析电路的重要手段．常用的方法主要有以下两种．

(1)分流法(电流追踪法)：根据假设的电流方向，分析电路的分支、集合情况，从而确定元件是串联还是并联．

(2)等势法：从电源的正极出发，但凡用一根无电阻的导线把两点(或几点)连接在一起的，这两点(或几点)的电势就相等，在画等效电路图时可以将这些点画成一点(或画在一起)．等电势的另一种情况是，电路中的某一段电路虽然有电阻(且非无限大)，但无电流通过，那么与该段电路相连接的各点的电势也相等．

假设电路中有且只有一处接地线，那么它只影响电路中各点的电势值，不影响电路的结构；假设电路中有两处或两处以上接地线，那么它除了影响电路中各点的电势外，还会改变电路的结构，各接地点可认为是接在同一点上．另外，在一般情况下，接电流表处可视为短路，接电压表、电容器处可视为断路．

3．欧姆定律

(1)局部电路欧姆定律：公式I＝eq\f(U,R)．

注意：电路的电阻R并不由U、I决定．

(2)闭合电路欧姆定律：公式I＝eq\f(E,R＋r)或E＝U＋Ir，其中U＝IR为路端电压．

路端电压U和外电阻R、干路电流I之间的关系：R增大，U增大，当R＝∞时(断路)，I＝0，U＝E；R减小，U减小，当R＝0时(短路)，I＝Imax＝eq\f(E,r)，U＝0．

(3)在闭合电路中，任一电阻Ri的阻值增大(电路中其余电阻不变)，必将引起通过该电阻的电流Ii的减小以及该电阻两端的电压Ui的增大，反之亦然；任一电阻Ri的阻值增大，必将引起与之并联的支路中电流I并的增大，与之串联的各电阻两端电压U串的减小，反之亦然．

4．几类常见的功率问题

(1)与电源有关的功率和电源的效率

①电源的功率P：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率．计算式为P＝EI(普遍适用)或P＝eq\f(E2,R＋r)＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)．

②电源内阻消耗的功率P内：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率．计算式为P内＝I2r．

③电源的输出功率P出：是指外电路上消耗的功率．计算式为P出＝U外I(普遍适用)或P出＝I2R＝eq\f(E2R,(R＋r)2)(只适用于外电路为纯电阻的电路)．电源的输出功率曲线如图5－3所示．当R→0时，输出功率P→0；当R→∞时，输出功率P→0；当R＝r时，Pmax＝eq\f(E2,4r)；当R＜r时，R增大，输出功率增大；当R＞r时，R增大，输出功率反而减小．

图5－3

对于E、r一定的电源，外电阻R一定时，输出功率只有唯一的值；输出功率P一定时，一般情况下外电阻有两个值R1、R2与之对应，即R1＜r、R2＞r，可以推导出R1、R2的关系为eq\r(R1R2)＝r．

④功率分配关系：P＝P出＋P内，即EI＝UI＋I2r．

闭合电路中的功率分配关系反映了闭合电路中能量的转化和守恒关系，即电源提供的电能一局部消耗在内阻上，另一局部输出给外电路，并在外电路上转化为其他形式的能．能量守恒的表达式为EIt＝UIt＋I2rt(普遍适用)或EIt＝I2Rt＋I2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)．

⑤电源的效率：η＝eq\f(UI,EI)×100%＝eq\f(U,E)×100%

对纯电阻电路有：

η＝eq\f(I2R,I2(R＋r))×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%

因此当R增大时，效率η提高．

(2)用电器的额定功率和实际功率

用电器在额定电压下消耗的电功率叫额定功率，即P额＝U额I额．用电器在实际电压下消耗的电功率叫实际功率，即P实＝U实I实．实际功率不一定等于额定功率．

(3)用电器的功率与电流的发热功率

用电器的电功率P＝UI，电流的发热功率P热＝I2R．对于纯电阻电路，两者相等；对于非纯电阻电路，电功率大于热功率．

(4)输电线路上的损耗功率和输电功率

输电功率P输＝U输I，损耗功率P线＝I2R线＝ΔUI．

5．交变电流的四值、变压器的工作原理及远距离输电

(1)交变