【教學(xué)要求】
1．理解串、并聯(lián)電路中的電阻、電流、電壓、電功率的關(guān)系。
2．學(xué)會各種電路的分析和計算方法。
【知識再現(xiàn)】
一、 串聯(lián)電路特點
1．等效電阻：R＝
2．各處的電流強度相等：
3．分壓原理：
4．電路兩端電壓：
5．功率分配：
二、并聯(lián)電路特點
1．等效電阻
2．各支路電壓相等：
3．分流原理：
4．電路中的總電流：
5．功率分配：
知識點一動態(tài)電路分析
根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，來分析電路中某一電阻變化而引起的整個電路中各部分電學(xué)量的變化情況，常見方法如下：
1．程序法：基本思路是“部分→整體→部分”，即從阻值變化的部分人手，由串并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再由歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律判知各部分物理量的變化情況，其一般思路為：
(1)確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?br />(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=E/（R外+r）確定電路的總電流如何變化(利用電動勢不變)；
(3)由U內(nèi)＝I總r確定電源內(nèi)電壓變化(利用r不變)；
(4)由U外＝E—U內(nèi)確定電源的外電壓(路端電壓)如何變化；
(5)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化；
(6)由部分電路和整體的串并聯(lián)規(guī)律確定支路兩端電壓如何變化以及通過各支路的電流如何變化。
2．用“并同串反”規(guī)律判斷：所渭“并同”，即某一電阻增大(減小)時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(減小)。所謂“串反”，即某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓，電功率都將減小。
3．極限法：即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端討論。
【應(yīng)用1】如圖所示電路中，R2、R3是定值電阻．R1是滑動變阻器，當(dāng)R1的滑鍵P向右滑動時，各個電表的示數(shù)怎樣變化?
導(dǎo)示: 當(dāng)R1的滑鍵P向右滑動時，由Rl和R2組成的分壓器的串聯(lián)電阻減小，所以電路的總電阻減�。桓鶕�(jù)I=E/（R+r）可知干路中的電流增大，電流表A的示數(shù)增大，再根據(jù)U＝E一Ir，可知路端電壓減小，電壓表V的示數(shù)減小。
因為R3為定值電阻，當(dāng)干路中電流增大時，其兩端電壓隨之增大，所以電壓表V3的示數(shù)增大。根據(jù)U1＝U一U3，因U減小，U3增大，所以Ul減小，電壓表V1的示數(shù)減小。
當(dāng)滑動變阻器的滑鍵向右滑動時，R1的左段電阻R左與R2并聯(lián)部分的電阻增大，且干路中的電流增大，根據(jù)部分電路歐姆定律，可知電壓表V2的示數(shù)增大，由于R2為定值電阻，且U2增大，根據(jù)部分電路歐姆定律，可知電流表A2示數(shù)增大。
根據(jù)并聯(lián)分流原理，通過電流表A1的電流
在上式中，分子為恒量，分母為關(guān)于R左的二次函數(shù)，且二次項的系數(shù)小于零，分母有極大值，由此可見．電流表A1的示數(shù)先減小后增大。
答案：V1示數(shù)變小，V2的示數(shù)增大，V3的示數(shù)增大，V的示數(shù)減小，A2示數(shù)增大，A1示數(shù)先減小后增大。
對電路的動態(tài)分析，既能考查電路的結(jié)構(gòu)，也能考查對閉合電路的理解和應(yīng)用，一直是高考熱點，基本的方法是通過分析部分電路的電阻變化，來分析其他電路的變化，在分析時注意程序：局部→整體→局部的思想，必要時可進行假設(shè)或由結(jié)果(答案)去逆向分析。
知識點二含容電路分析
電容器是一個儲存電能的元件。在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時，電路中有充放電電流，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于斷路，簡化電路時可去掉它。簡化后若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補上。分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下幾點：
1．電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過。所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。
2．當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接人電路時，電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)在電阻兩端的電壓相等。
3．電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電。如果電容器兩端電壓升高，電容器將充電；如果電壓降低，電容器將通過與它并聯(lián)的電路放電。
【應(yīng)用2】(03全國江蘇)在如圖所示的電路中，電源的電動勢E＝3.0 V，內(nèi)阻r＝1.0Ω；電阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω．R4＝35Ω；電容器的電容C＝100μF。電容器原來不帶電。求接通電鍵K后流過R4的總電荷量。
導(dǎo)示: 電路穩(wěn)定時，直流電路中的電容器可視為開路，所以K接通電路穩(wěn)定后，電路結(jié)構(gòu)是電阻R2與R3串聯(lián)，再與R1并聯(lián)。
由電阻的串并聯(lián)公式，得閉合電路的總電阻為
知識點三故障電路分析
1．故障電路的工作狀態(tài)
(1)斷路狀態(tài)：外電阻R→∞時，I＝0，U外＝E，P總＝P出＝P損＝0
(2)短路狀態(tài)：外電阻R＝0時，I短＝E/r，U外＝0，P總＝I短E=E2/r，P出＝0，P損＝P總
2．故障特點
(1)斷路的特點：電源的電壓不為零而電流強度為零，若外電路中任意兩點間電壓不為零，則這兩點間有斷點。
(2)短路的特點：有電流通過電路而電壓為零。
3．故障分析方法
(1)儀器檢測法：①斷點故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則該段電路有斷點。②短路故障的判斷：用電壓表與電源并聯(lián)，若有電壓時，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則該電路短路。
(2)假設(shè)法：已知電路發(fā)生某種故障，尋求故障發(fā)生在何處時，可將整個電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運用有關(guān)規(guī)律進行推導(dǎo)，結(jié)果若與題設(shè)現(xiàn)象不符合，則此段無故障，否則可能發(fā)生在這部分電路，照此下去找到故障。
(3)排除法：在明確電路結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，從分析比較故障前后電路中電流、電壓的變化人手，確立故障原因并對電路中元件逐一分析，排除不可能的情況，尋找故障所在。故障前后電路的兩種狀態(tài)，可根據(jù)不同狀態(tài)物理量間的關(guān)系來求解有關(guān)量。
【應(yīng)用3】如圖所示的電路中，電源電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S接通后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分電壓是Uab＝6V，Uad＝0，Udc＝6V，由此可判定( )
A．L1和L2的燈絲都燒斷了 B．L1的燈絲燒斷了
C．L2的燈絲燒斷了 D．變阻器R斷路
導(dǎo)示: 由題目給出的條件可知，電路中有的地方有電壓，說明電源是有電壓的。由Uab＝6V和Uad＝0可知外電路上bcd段有斷點；由Udc＝6V可知外電路上cL2d段有斷點，即L2燒斷，而且除L2外，L1和變阻器R都沒有與L2同時斷開，否則也不存在Udc＝6 V。在這種情況下，Uad＝0是情理之中的。故而C選項正確。
類型一電路與力學(xué)綜合問題分析
【例1】如圖所示是一種懸球式加速度儀，它可以用來測定沿水平軌道運動列車的加速度。m是一個金屬球，它系在金屬絲下端，金屬絲的上端懸掛在O點，AB是一根長為L的電阻絲，其阻值為R0金屬絲與電阻絲接觸良好，摩擦不計，電阻絲的中點C焊接一根導(dǎo)線。從O點也引出一根導(dǎo)線，兩線之間接一個電壓表V(金屬絲和導(dǎo)線電阻不計)；圖中虛線OC與AB垂直，且OC＝h，電阻絲AB接在電壓為U的直流穩(wěn)壓電源上，整個裝置固定在列車中使AB沿著前進的方向，列車靜止時金屬絲呈豎直狀態(tài)，當(dāng)列車加速或減速前進時，金屬絲將偏離豎直方向，從電壓表的讀數(shù)變化可以測出加速度的大小。(1)當(dāng)列車向右勻加速運動時，試寫出加速度a與電壓表U的對應(yīng)關(guān)系?以便重新刻制電壓表表面使它成為直讀加速度數(shù)值的加速計。(2)用此裝置測得的最大加速度是多少?(3)為什么C點設(shè)置在電阻絲AB的中間?對電壓表的選擇有什么特殊要求?
導(dǎo)示: (1)設(shè)列車加速度為a時懸掛小球的金屬絲偏離豎直方向θ角，這時小球受到的合外力F＝mgtanθ，根據(jù)牛頓第二定律F＝ma得這時的加速度表達式為a＝gtanθ。因為tanθ＝DC/h將此式代入上式得a＝gDC/h ，就是觸點D的位移跟加速度的關(guān)系式。
1．此題為力學(xué)電學(xué)綜合題，解題關(guān)鍵是電壓表讀數(shù)為CD兩端的電壓再由UAB與UCD的關(guān)系和受力分析求解。
2．電表的改裝在教材中只限于改裝成電流表、電壓表和歐姆表等，本題卻要求將電壓表改裝成加速度表，該題的出現(xiàn)提示我們，在平常的學(xué)習(xí)中要重視原理，真正理解概念和規(guī)律的內(nèi)涵。
1．(07丹陽）如圖所示的電路中，電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻 ，電阻 ， ，電容器的電容C=3.6μF，二極管D具有單向?qū)щ娦�，開始時，開關(guān)S1閉合，S2斷開．（1）合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器C上電量變化了多少？（2）合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開S1，求斷開S1后流過 的電量是多少？
2．（06廣州市統(tǒng)考卷）如圖所示，電源的電動勢為E，內(nèi)電阻為r，外電路接有定值電阻R1和滑動變阻器R，合上開關(guān)K，當(dāng)滑動變阻器的滑動頭P從R的最左端移到最右端的過程中 ( )
A．電壓表讀數(shù)一定變大
B．電壓表讀數(shù)一定變小
C．R1消耗的功率一定變小
D．R消耗的功率一定變小
3．在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中.用導(dǎo)線a、b、c、d、e、f、g和h按圖示方式連接電路,電路中所有元器件都完好，且電壓表和電流表已調(diào)零.閉合開關(guān)后：
（1）若電壓表的示數(shù)為2 V,電流表的的示數(shù)為零，小燈泡不亮，則斷路的導(dǎo)線為_________;
（2）若電壓表的示數(shù)為零，電流表的示數(shù)為0.3 A,小燈泡亮，則斷路的導(dǎo)線為_________;
（3）若反復(fù)調(diào)節(jié)滑動變阻器,小燈泡亮度發(fā)生變化，但電壓表、電流表的示數(shù)不能調(diào)為零，則斷路的導(dǎo)線為____________.
4．豎直放置的一對平行金屬板的左極板上用絕緣線懸掛一個帶正電的小球，將平行金屬板按如圖的電路圖連接，絕緣線與左極板的夾角為θ，當(dāng)滑動變阻器R的滑片在a位置時，電流表的讀數(shù)為I1，夾角為θ1，當(dāng)滑片在b位置時，電流表的讀數(shù)I2夾角為θ2，則（ ）
A．θ1<θ2 ,I1< I2
B．θ1>θ2 ,I1> I2
C．θ1=θ2 ,I1= I2
D．θ1<θ2 ,I1= I2
參考答案
1．（1）設(shè)開關(guān)S1閉合，S2斷開時，電容兩端的電壓為 ，干路電流為
根據(jù)閉合電路歐姆定律有
=
合上開關(guān)S2后，電容電壓為 ，干路電流為 ．根據(jù)閉合電路歐姆定律有
=
所以電容器上電量變化了
（或電容器上電量減少了 ）
（2）合上S2后，電容上電量為Q
斷開S1后， 和 的電流與阻值成反比，故流過的電量與阻值成反比
故流過 的電量
2．A C
3．d導(dǎo)線 h導(dǎo)線 g導(dǎo)線
4．當(dāng)滑片到b時，電路的總電阻沒發(fā)生變化，電路中的電流沒有變化，I1=I2，平行板兩板間電壓變大了。E=U/d ，平行板間場強變大，小球受力變大θ1<θ2，故選D
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