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1、 第 1 页 共 25 页专题四专题四专题四专题四 电路分析和计算电路分析和计算电路分析和计算电路分析和计算考情分析考情分析考情分析考情分析本专题涉及的考点有：电流、欧姆定律、电阻和电阻定律，电阻串、并联、串联电路的分压作用、并联电路的分流作用，电功和电功率、串并联电路的功率分配，电源的电动势和内电阻、闭合电路的欧姆定律、路端电压，电流、电压和电阻的测量、电流表、电压表和多用电表的使用、伏安法测电阻，电磁感应现象、法拉第电磁感应定律、楞次定律、导体切割磁感线运动时的感应电动势、右手定则、自感现象，正统交流电的图象及其最大值、有效值、周期和频率、变压器的原理、电能的输送考向走势考向走势考向走势考
2、向走势高考对恒定电流知识的考查，多集中在电路的变化、电路故障的检测、含容电路以及含电表（理想或非理想）电路问题的分析上，多以选择题或填空题的形式出现感应电路除涉及到电功率、端电压、电功和电热等问题外，力学特征更明显，因此感应电路的分析和计算往往是一个力电的综合问题从近几年的高考试题看，感应电路是高考的一个热点问题，相应试题难度较大对变压器原理、交变电流描述量的考查在高考试题中也时有出现，且多以选择题的形式出题，难度一般不大主干知识整合主干知识整合主干知识整合主干知识整合第 2 页 共 25 页1知识结构2、关于电阻串、并联的规律（1）串、并联混合电路的总电阻，总是随其中任一电阻的增大而增大，随
3、任一电阻的减小而减小；（2）分压器电路的阻值：如图 1 所示，和组成分压器电路当的串联部分阻值增大时，1R2R1RAPR总电阻增大；当减小时，总电阻减小ABRAPRABR（3）双臂环路的阻值：如图 2 所示，由、和组1R2RR成双臂环路，当支路和支路的总阻值相等时，PAR1PAR2最大；当 P 滑到某端，使某一支路阻值最小时，最ABRABR小3电功和电热：电功就是电场力做的功，公式是W=UIt；由焦耳定律知，电热公式是 Q=I2Rt其微观解释是：电流通过金属导体时，自由电子在加速运动过程中频繁与正离子相碰，使离子的热运动加剧，而电子速率减小，可以认为自由电子只以某一速率定向移动，电能没有转化为
4、电子的动能，只转化为内能（1）对纯电阻而言，电功等于电热：W=Q=UIt=I 2R t=tRU2（2）对非纯电阻电路（如电动机和电解槽） ，由于电能除了转化为电热以外还同时转化为机械能或电 路直流电路交流电路感应电路描述电路的基本物理量：电阻、电容、电感、电压、电流、电功、电功率、电动势部分电路欧姆定律 I=电热、焦耳定律U R 闭合电路的欧姆定律 I=E R+r电阻的串、并联电路的简化电压、电流、电功率的分配输出电压与外电阻的关系输出功率与外电阻的关系电路故障分析含容电路电流方向判断：楞次定律、右手定则电动势大小：法拉第电磁感应定律基本方法：从受力分析入手，结合电路分析，利用动量、能量规律解
5、答 交流电的描述：瞬时值、最大值、有效值、周期（频率）和图象交流电的输送变压器高压输电R1R2PABR1R2RPAB图 1图 2第 3 页 共 25 页化学能等其它能，所以电功必然大于电热：WQ，这时电功只能用 W=UIt 计算，电热只能用 Q=I 2Rt 计算，两式不能通用4如图 3 所示的两种电路中，滑动变阻器（最大阻值为 R0）对负载 RL的电压、电流强度都起控制调节作用，通常把如图 15-17（a）电路称为限流接法，如图 15-17（b）电路称为分压接法图 3负载 RL上电压调节范围（忽略电源内阻）负载 RL上电流调节范围（忽略电源内阻）相同条件下电路消耗的总功率限流接法 EULELL
6、0R RRILL0E RRLE REIL分压接法 0ULE0ILLE RE（IL+Iap）比较分压电路调节范围较大分压电路调节范围较大限流电路能耗较小其中，在限流电路中，通 RL的电流 IL=，当 R0RL时 IL主要取决于 R0的变化，当 R0RL0RREL时，IL主要取决于 RL，特别是当 R0RL时，无论怎样改变 R0的大小，也不会使 IL有较大变化在分压电路中，不论 R0的大小如何，调节滑动触头 P 的位置，都可以使 IL有明显的变化两种电路比较如上表所示5闭合电路欧姆定律的表达形式有：E=U外+U内； （I、R 间关系） ；U=E-rREIIr（U、I 间关系） ；（U、R 间关系）
7、 ErRRU从式看出：当外电路断开时（I = 0） ，路端电压等于电动势而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流） 当外电路短路时（R = 0，因而 U = 0）电流最大为 Im=（一般不允许E r出现这种情况，会把电源烧坏） 6闭合电路中的功率电源的功率 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：PIE（普遍适用） ；PI2（Rr） （只适用于外电路为纯电阻的电路） rRE 2第 4 页 共 25 页电源内阻消耗功率 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电源的输出功率 P外：外电路上消耗的功率，计算式为：P外IU外
8、（普遍适用） ；P外I2R（只适用于外电路为纯电阻的电路） 22)(rRRE 闭合电路上功率分配关系为：PP外P内，即：EIUII2r闭合电路上功率分配关系，反映了闭合电路中能量的转化和守恒，即电源提供的电能，一部分消耗在内阻上，其余部分输出给外电路 ，并在外电路上转化为其他形式的能能量守恒的表达式为：EItUItI2rt（普遍适用） ；EItI2RtI2rt（只适用于外电路为纯电阻的电路） 电源的效率：PP外 EIUI EU rRR 由上式可知，外电阻 R 越大，电源的效率越高电源的输出功率与外电阻 R 的关系电源的输出功率：P外UI22)(rRRE rRrRE4)(22由上式可以看出：当
9、Rr 时，电源的输出功率最大，Pm，此时电源效率rE 4250%当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越小当 Rr 时，随着 R 的增大输出功率越来越大当 P外Pm时，每个输出功率的值对应两个可能的外电阻 R1和R2，且 R1R2r2P外与 R 的关系如图 4 所示7当线圈转动至线圈平面垂直于磁感线位置时，各边都不切割磁感线，线圈中没有感应电流，这个特定位置叫做中性面注意：中性面在垂直于磁场位置；线圈通过中性面时，磁感线垂直于该时刻的线圈平面，所以磁通量最大，磁通量的变化率为零；线圈平面通过中性面时线圈各边都不切割磁感线，感应电动势为零即感应电流等于零；线圈平面每转过中性面时，线圈中感应电
10、流方向改变一次，转动一周线圈两次通过中性面，故一周里线圈中电流方向改变两次；线圈平面处于跟中性面垂直的位置时，线圈平面平行于磁感线，磁通量为零，磁通量的变化率最大，感应电动势、感应电流均最大，电流方向不变8描述交变电流的物理量瞬时值：交变电流某一时刻的值，它是反映不同时刻交流电的大小和方向最大值：交变电流的变化过程中所能达到最大数值，也叫峰值它反映的是交流电大小的变化范围但不管是瞬时值还是最大值，都不能反映交变电流在电路中的能量转换的规律当线圈平面跟磁感R2R1P出RO图 4mP出出P第 5 页 共 25 页线平行时，交流电动势最大，（转轴垂直于磁感线） 电容器接在交流电路中，则交变电压NBS
11、Em的最大值不能超过电容器的耐压值平均值：它是指交流电图象中图线与横轴所围成的面积值跟时间的比值其量值可用法拉第电磁感应定律来求，特殊情况，当线圈从中性面转过 90 度的过程中，有NE tmEE2有效值：交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的让交流和直流通过同样阻值的电阻，如果它们在同一时间内产生的热量相等，这一交流电流的有效值就跟这个直流的电流相等交流电的有效值反映了交变电流的热效应方面产生的等效效果，对于一个确定的交流电来说，其有效值是确定的，正弦交流电的有效值与最大值之间的关系是：，mEE21mUU21mII21对于非正弦电流的有效值以上关系不成立，应根据定义来求周期和频率：交变电流完
12、成一次周期性变化所需的时间叫周期 T ；交变电流在 1s 内完成周期性变化的次数叫频率 f 周期和频率的关系是 T ，周期和频率都是反映交变电流变化快慢的物理量，Tf1越小，f 越大，交变电流变化越快9变压器是改变交流电压的设备，其工作原理是利用了电磁感应现象理想变压器的电压变化规律为，（只有一个副线圈） 21PP 2121 nn UU1221 nn II若有两个以上的副线圈，则有：，、，321PPP2121 nn UU3232 nn UU332211InInIn第 6 页 共 25 页第第 1515 课时课时 直流电路和交流电路直流电路和交流电路考点分布考点分布考点分布考点分布年份及考卷考点
13、内容题型分值江苏物理卷电路分析、计算计算题12广东物理卷电路分析选择题4上海物理卷电路中物理量的关系填充题4上海物理卷有效值的计算填充题4广东物理卷变压器的应用选择题4北京理综卷交变电流的基本计算选择题62005黑蒙桂理综卷交变电流的产生选择题6江苏物理卷闭合电路的欧姆定律、电容器计算题14天津理综卷变压器的应用选择题62004江苏物理卷变压器的应用计算题14全国高考卷闭合电路的欧姆定律、电容器、电路的连接计算题13上海物理卷额定电压、额定电流、额定转速选择题32003全国理综卷有效值的计算计算题20考训指南考训指南考训指南考训指南恒定电流是电学的基础，是高考的热点、重点，主要考查电路的分析和
14、计算，侧重于知识的应用、 分析问题的能力，题目一般较灵活，难度中等 交变电流四值的计算和变压器的计算是高考的热点，题型一般为选择、计算题，计算题多是与其它 知识点的综合运用，题目难度一般不大 在复习过程中，要注意对分析各种典型问题（如电路变化、动态变化、功率分配等）相应知识、研 究方法的总结归纳重点难点聚焦重点难点聚焦重点难点聚焦重点难点聚焦1电路的动态变化引起电路特性发生变化主要有三种情况：滑动变阻器滑动片位置的改变，使电路的电阻发生变化；电键的闭合、断开或换向（双掷电键）使电路结构发生变化；非理想电表的接入使电路的结构发生变化进行动态分析的常见思路是：由部分电阻变化推断外电路总电阻（）的变
15、化，再由全电路欧姆定外R律讨论干路电流的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况（使rREI外总总I第 7 页 共 25 页用的工具是部分电路欧姆定律、电路中各元件上的电压关系和电流关系） 2电路故障分析时应当清楚，断路的表现是电路的端电压不为零而电流为零，一般是用电压表测量电路中某两点电压，若电压不为零，则说明这两点与电源的连接完好，断路点就在该两点之间，这样逐渐缩小测量范围即可找到断路点（用电流表也可类似得出） 短路的表现是电流不为零而电压为零从电路分析角度看，断路可认为是电路中某处电阻增大，短路可认为电路某处电阻减小，因此也可用电路动态分析方法，从其它元件的电流、电压或功率（亮度）情况得到线索进行解答3电源输出的最大功率电源输出功率最大的条件为：Rr，即外电阻等于电源内阻，此时的最大输出功率为 Pm，电源的效率为 50%rE 42如图 4-15-1 所示，电源电动势为 E，内阻为 r ，外电阻为 R，则：电源输出功率 PPRI2R E2R（Rr）2或 P E2R（Rr）2E2R（Rr）24Rr讨论：当 E、R 一定时，由式知，电源输出功率最大的条件是：让电源内阻 r 最小（属选电源类型） 当 R、r 一定时，由
