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欧姆定律只适用于纯电阻电路,而不适用于非纯电阻电路。 伏安特性:描述导体的电压随电流怎样变化。若U-I图线为过原点的直线,这样的元件叫线性元件;若u-i图线为曲线叫非线性元件。 (二 )电功和电功率 1.电功 (1) 实质:电流做功实际上就是电场力对电荷做功,电流做功的过程就是电荷的电势能 转化为其他形式能的过程。 (2) 计算公式:W=qU=UIt适用于任何电路。 W=I^2Rt=U^2t/R只适用于纯电阻电路。 2.电功率 (1) 定义:单位时间内电流所做的功叫电功率。 (2) 计算公式:P=W/t=UI适用于任何电路。 P=I^2R=U^2/R只适用于纯电阻电路。 3.焦耳定律 电流通过电阻时产生的热量与电流的平方成正比,与电阻大小成正比,与通电时间成正比,即Q=I^2Rt (三 )电阻的串并联 1.电阻的串联 电流强度I=I1=I2=I3=......: 电 压U=U1+U2+.....: 电 阻:R=R1+R2+.... 电压分配U1/U2=R1/R2...., 功率分配P1/P2=R1/R2...., 2.电阻的并联 电流强度I=I1+I2+.... 电压U=U1=U2=.... 电 阻1/R=1/R1+1R2+1/R3..... 电流分配I1/I2=R2/R1 功率分配P1/P2=R2/R1 注意:无论电阻怎样连接,每一段电路的总耗电功率P,总是等于各个电阻耗电功率之和 。 二、闭合电路欧姆定律 (一)电动势 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量,例如一节干电池的电动势E=1.5V ,物理意义是指:电路闭合后,电流通过电源,每通过lC 的电荷,干电池就把 1.5J的化学能转化为电能。 (二 )闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路欧姆定律 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比:I=E/(R+r)。 常用表达式还有:E=IR+Ir=U+U’=U+Ir和U=E-Ir 2.路端电压 U 随外电阻 R 变化的讨论 电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的,不随外电路电阻的变化而改变,而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的: (1) 外电路的电阻增大时,I 减小,路端电压升高; (2) 外电路断开时,R=无穷大。路端电压U=E; (3) 外电路短路时,R=0 ,U=0 ,I=E/r(短路电流).短路电流由电源电动势和内阻共同决定.由于 r 一般很小。短路电流往往很大,极易烧坏电源或线路而引起火灾。路端电压随外电阻变化的图线如图所示。 3.电源的输出功率随外电阻变化的讨论 (1) 电源的工作功率:P=IE,这个功率就是整个电路的耗电功率,通常叫做电源的供电功率。 (2) 内耗功率:P内=I^2r。 (3) 输出功率:P输出=P-P内=EI-I^2*r=IU,式中U为路端电压。 特别地,当外电路为纯电阻电路时,P出=I^2R 由I=E/R+r得,P出=E^2/[(R-r)^2/R+4r],故R=r(内、外电阻相等)时P出最大,且最大值为P出m=E^2/4r,图线如图所示。 可见,当R<r时,R增大,输出功率增大。当R>r时,R增大,输出功率减小。 习题演练 动态电路大小变化 1、如图所示是一火警报警器的部分电路示意图,其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器,电流表为值班室的显示器,a、b之间接报警器,当传感器所在处出现火情时,显示器的电流I、报警器两端的电压U的变化情况是( ) A.I变大,U变大B.I变大,U变小C.I变小,U变大D.I变小,U变小 【解析】本题需要大家明白两点: 1、半导体热敏电阻特点:温度升高→阻值降低 2、当闭合电路中某一电阻阻值发生变化时,电路其他部分电流、电压、电功率遵循一个规则——串反并同。 【解答】例如本题中 当“出现火情”时,R2阻值降低,电流表与R2并联,所以读数“并同”即相同,降低。 报警器与R2也是并联,故电压也是“并同”,即降低。 所以选择D。 如果你不太相信“串反并同”,那我们可以用闭合电路欧姆定律判断一下: R2的电阻减小,电路总电阻减小,干路电流增加。根据闭合电路的欧姆定律知电源内阻分压增加,电源电动势不变,故路端电压减小。干路电流增加,则两端的电压增加,由于路端电压减小,则并联部分的电压减小,通过的电流减小,所以显示器的电流变小,报警器的电压变小。 可见,在判断电路动态变化时,可以用“串反并同”这个口诀。意思是:与变化的电阻串联的用电器(或说电路)的电流、电压和功率的变化与电阻变化相反,与之并联的则变化相同。 注意:适用范围是电源含内阻的纯电阻电路。 2、如图所示的电路中,电源的电动势和内阻分别为E和r,当闭合开关S,向左移动滑动变阻器的滑片时,下列说法正确的是( ) A.电流表的示数变大,电压表的示数变大 B.电流表的示数变大,电压表的示数变小 C.电流表的示数变小,电压表的示数变小 D.电流表的示数变小,电压表的示数变大 【解析】: 第一步:判断是否属于有内阻电源的闭合纯电阻电路 (发现是属于的) 第二步:判断电阻怎么变 (滑片向左,则电阻增大) 第三部:判断所求电路与电阻是什么关系 (电流表与电阻串联,电压表与电阻并联) 所以,串反并同,选择D 3、如图所示,电源电动势为E,内电阻为r.闭合开关S,滑动变阻器的滑片P位于中点位置时,三个灯泡L1、L2、L3都正常发光,且亮度相同,则( ) A.三个灯泡的额定功率相同 B.三个灯泡的电阻按从大到小排列是L1、L2、L3 C.当滑片P向左滑动时 A1的示数变大,A2的示数变小 D.当滑片P向左滑动时 A1的示数变大,A2的示数变大 4、在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电动势为E、内电阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,C为电容器.在滑动变阻器滑动头P自a端向b端滑动的过程中,下列说法中正确的是( ) A.电压表示数变小 B.电流表示数变小 C.电容器C所带电荷量增多 D.a点的电势降低 5、如图所示,电源的电动势和内阻分别为E、r,在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,下列各物理量变化情况为( ) A.电流表的读数一直减小 B.R0的功率先减小后增大 C.电源输出功率先增大后减小 D.电压表的读数先增大后减小 3.【答案】AC 【解析】解:A、根据题意,三个灯泡、、都正常发光,实际功率都达到额定功率,亮度相同,说明额定功率相同.所以A选项是正确的. B、根据电路的结构:变阻器与灯并联后与灯串联,再与灯并联.则的电压最大,的电压最小,由公式判断可以知道,电阻按从大到小排列是、、.故B错误. C、D将滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的中点位置向左滑动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大。所以AC选项是正确的 4.【答案】D 【解析】B、C项,电路总电流增加,电阻和两端的电压增大,电源电压不变,所以并联电路部分电压减小;根据欧姆定律得,通过的电流减小,但总电流增大,则流经的电流增大,电流表示数变大;根据知,并联电路部分电压减小,电容器所带的电荷量减小,故B、C项错误。 D项,根据电路得,总电流增大,a点电势降低,故D项正确。 5.【答案】D 【解析】解:在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程中,变阻器并联的总电阻先增大后减小,根据闭合电路欧姆定律分析可以知道,电路中的总电流I先减小后增大,则电流表的读数先减小后增大,的功率先减小后增大,电源的内电压先减小后增大,则由闭合电路欧姆定律可以知道路端电压先增大后减小,则电压表的读数先增大后减小. 因为电源的内阻与外电阻的关系未知,无法判断电源输出功率如何变化.故ABC错误,D正确. 所以D选项是正确的 声明:文章源于网络,由高中物理(gaozhongwuli100)编辑整理,如有侵权,联系删除,转载请注明来源。返回搜狐,查看更多 |
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