《高中物理电路图的简化、电路动态分析、故障分析专题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理电路图的简化、电路动态分析、故障分析专题（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 教案纸科目名称科目名称物物 理理审批意见：审批意见：课课 题题恒定电流专题恒定电流专题 学生姓名学生姓名任课教师任课教师温温 健健 平平学生年级学生年级高二高二 授授 课课 日日 期期 年年 月月 日日 时时 至至 时时授授 课课 形形 式式AAAAABAB讲授内容讲授内容专题一：等效电路图的画法专题一：等效电路图的画法电路化简原则无电流的支路化简时可去除；凡用导线直接连接的各点的电势必相等（包括用不计电阻的电流表连接的点）等电势的各点化简时可合并；凡接在同样两个等势点上的电器为并联关系。在外电路，沿着电流方向电势降低。理想导线可任意长短、变形；理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；电
2、压稳定时电容器可认为断路一、简化电路的具体方法一、简化电路的具体方法1 1支路电流法：支路电流法：电流是分析电路的核心。从电源正极出发顺着电流的走向，经各电阻外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地依次流过的电阻均为并联。例例 1 1：试判断图 1 中三灯的连接方式。2 2等电势法：等电势法：将已知电路中各节点（电路中三条或三条以上支路的交叉点，称为节点）编号，按电势由高到低的顺序依次用 1、2、3数码标出来（接于电源正极的节点电势最高，接于电源负极的节点电势最低，等电势的节点用同一数码）。然后按电势的高低将各节点重新排布，再将各元件跨接到相对应的两
3、节点之间，即可画出等效电路。例例 2 2：判断图 2 各电阻的连接方式。【解析解析】（1）将节点标号，四个节点分别标上 1、2。（2）将各个节点沿电流的流向依次排在一条直线上。（3）将各个电路元件对号入座，画出规范的等效电路图，如图 3 所示。（4）从等效电路图可判断，四个电阻是并联关系。【题后小结题后小结】等电势法，关键是找各等势点。在解复杂电路问题时，需综合以上两法的优点。二、综合法：二、综合法：支路电流法与等电势法的综合。注意点：（1）给相同的节点编号。（2）电流的流向：由高电势点流向低电势点（等势点间无电流），每个节点流入电流之和等于流出电流之和。例例 3 3：由 5 个 1 电阻连成
4、的如图 4 所示的电路，导线的电阻不计，则 A、B 间的等效电阻为_。【策略策略】采用综合法，设 A 点接电源正极，B 点接电源负极，将图示电路中的节点找出，凡是用导线相连的节点可认为是同一节点，然后按电流从 A 端流入，从 B 端流出的原则来分析电流经过电路时的各电阻连接形式就表现出来了。【解析】由于节点 A、D 间是用导线相连，这两点是等势点（均标 1），节点 C、F 间是用导线相连，这两点是等势点（均标 2），节点 E、B 间是用导线相连，这两点是等势点（均标 3），则 A 点电势最高，C（F）次之，B 点电势最低，根据电流由高电势流向低电势，易得出各电阻的电流方向。由于电阻 R1，R2
5、均有一端接点 1，另一端接点 2；电阻 R4，R5均有一端接点 2，另一端接点 3；电阻 R3一端接点 1，另一端接点 3，易得其等效电路如图 5 所示。 或者用图 4 中所标电流方向，也可得其等效电路如图 5，相比第一种方法更简单。故 AB 间总电阻力 05。【题后小结题后小结】在分析电路时，首先应找出各个节点，凡是用导线相连的两节点是等势点，可以等效为一个节点（如图 4 中的 A 与 D、C 与 F、E 与 B），连在两个相邻的节点间的电阻是并联的（如图 4 中的电阻 1和电阻 2，电阻 4 和电阻 5），当把最基本的电路等效后，再对高一级电路进一步分析，即电阻 1、2 并联后与电阻 4、
6、5 并联后串联，之后再与电阻 3 并联。这种逐级分析的方法在分析等效电路中是很有效的。（此方法侧重于等电势法）但是，若将图 4 改为图 6，即使画出等效电路图 5，（按习惯总将电流表看作导线），也无济于事，而且将电流表置于图 5 中的合适位置更是难上加难。若根据图中的电流方向则易得：电流表 A1测的是电阻 R2和R3的电流之和；电流表 A2测的是电阻 R1和 R2的电流之和；电流表 A3测的是电阻 R3和 R4的电流之和。注：注：有些初学者凭感觉认为：电流可以沿 ACD方向流动，这是错误的。因为电流由高电势点流向低电势点，不可能由点 1（A）经点 2（C）又流回点 1（D）。其它点同理可得电流
7、流向。三、含电容器、电流表、电压表的复杂电路：三、含电容器、电流表、电压表的复杂电路：画等效电路时，电流表视为导线，电容器、电压表视为断路（若考虑内阻，则将其视为一个大电阻），与电容器、电压表串联的用电器视为短路即可。画等效电路图的同时，根据图中电流方向将电流表接入电路；根据图中所标节点数字，将电压表和电容器接入电路。无电流的支路删去即可专题二：直流电路的动态分析专题二：直流电路的动态分析根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如 I、U、R总、P 等）的变化情况，常见方法如下：一程序法一程序法。基本思路是“局部整体局部” 。即从阻值变化
8、的的入手，由串并联规律判知 R总的变化情况再由欧姆定律判知 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、并联分流等规律判知各部分的变化情况其一般思路为：（1）确定电路的外电阻 R外总如何变化； 当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小） 若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。 如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段） ，另一段与并联部分相路障（以下简称串联段） ；设滑动变阻器的总电阻为 R，灯泡的电阻为 R灯，与灯泡并联的那一段电阻为 R并，则会压器的总电阻
9、为：211并灯并灯并灯并 并总RRRRRRRRRRR 由上式可以看出，当 R并减小时，R总增大；当 R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，R总变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。在图 2 中所示并联电路中，滑动变阻器可以看作由两段电阻构成，其中一段与串联（简称） ，R1R上另一段与串联（简称） ，则并联总电阻R2R下RRRRRRRR总上下1212由上式可以看出，当并联的两支路电阻相等时，总电阻最大；当并联的两支路电阻相差越大时，总电阻越小。（2）根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化；rREI外总总（3）由 U内=I总r 确定电源内电压如何变
10、化；（4）由 U外=EU内(或 U外=E-Ir)确定电源的外电压如何（路端电压如何变化）；00URUIrIREURUIrIRIrEU短路当断路当外（5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化；（6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用节点电流关系） 。动态分析问题的思路程序可表示为：简单表示为：简单表示为： 例例 1 1、在右图所示电路中，电源的电功势为 E、内阻为为定值电阻，R 是一滑动变阻器，电路rRRR，、123中的电压表和电流表均视为理想的。试讨论：当 R 的滑键向上滑动时，电源总功率及各电表示数如何变化？解析：本题等效电路如右下图所示。R 的滑
11、键上滑时，其阻值增大，导致电路中总电阻增大。由可知，电路中的总电流减小，即IE Rr外表示数减小。因电源端电压，故端电压增大，即示数增大。电源的总功率减小。UEIrPEI上的电压因总电流的减小而变小，变大， （）所以示数变大。上的电流强度R1U2UUU21端R2变大，所以的示数变大。因总电流变小，变大，所以变小（） ，的示数变小，I2I2I3III总23的示数变小。点评点评：（1 1） 、根据全电路欧姆定律，分析总电流的变化情况和路端电压的变化情况。因此电源的电动势E 和内电阻 r 是定值，所以，当外电阻 R 增大（或减小）时，由可知电流减小（或增大） ，由IE Rr 可知路端电压随之增大（或
12、减小） 。UEIr（2 2） 根据串、并联电路的特点和局部电路与整个电路的关系，分析各部分电路中的电流强度 I、电压 U 和电功率 P 的变化情况。一般来说，应该先分析定值电阻上 I、U、P 的变化情况，后分析变化电阻上的 I、U、P 的变化情况。 端总总局UIRRI分U分局部 R 的变化全局I总、U端的变化的 变化局部I分、U分的变化例例 2 2、如图所示，电键闭合时，当滑动变阻器滑片 P 向右移动时，试分析 L1、L2的亮度变化情况。分析与解：当 P 向右移动时，滑动变阻器的有效电阻变大，因此，整个电路的电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过 L1的电流将减小，L1将变暗；同时 L1分得
13、的电压变小，L2两端电压增大，故 L2变亮；我们注意到总电流减小，而 L2变亮，即 L2两端电流增大，可见 L3上的电流比 L1上的电流减小得还要多，因此 L3也要变暗点评点评：（1）讨论灯泡亮度的变化情况，只需判断其电流或电压如何变化就可以。（2）象这样的电路，由于滑动变阻器电阻的变化而引起整个电路的变化，一般不应通过计算分析，否则会很繁杂。处理的一般原则是：主干路上的用电器，看它的电流变化；与变阻器并联的用电器看它的电压变化；与变阻器串联的电器看它的电流变化。（3）闭合电路动态分析的一般顺序是：先电阻后干路电流；先内电压，后外电压；先固定电阻的电压，后变化电阻的电压；先干电流后并联支路上的
14、电流。二二 “串反并同串反并同”“串反串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。“并同并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。例例 3 3、 如图所示的电路中，R1、R2、R3、和 R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为 E，内阻为r，设电流表 A 的读数为 I，电压表 V 的读数为 U，当 R5的滑动角点向图中 a 端移动时（）AI 变大，U
15、 变小B、I 变大，U 变大C、I 变小，U 变大D、I 变小，U 变小分析与解分析与解：本题中变量是 R5，由题意知，R5的等效电阻变小。简化电路结构可各知，电压表 V，电流表 A 均与 R5间接并联，根据1L2LP3L23LLLIII总rREI外总总121LRIp L总22 221 LL RUp22 2 LL LRUI灯 L1变暗UL2（ ）IL2（）IL3（）灯 L2变亮P 右移R滑 （）R总 （）I总（）灯 L3变暗32 33LLRIp L)(12RrIEULL总VA1R2R3R4R5RE rSab“串反并同”的原则，电压表 V，电流表 A 的读数均与 R5的变化趋势相同，即两表示数均减小。答案：选D。点评点评：（1）近几年高考对电路的分析和计算，考查的重点一般不放在基本概念的理解和辨析方面，而是重在知识的应用方面。本题通过 5 个电阻与电表的串、并联构成较复杂的电路，关键考查考生简化电路结构、绘制等效电路图的能力。然后应用“串反并同”法则，可快捷得到结果。（2 2）注意）注意“串反并同串反并同”法则的应用条件：单变量电路。法则的应用条件：单变量电路。对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量对同一对象分别引起的效
