专题五交流电路和直流电路.doc

专题五：电磁感应和电路第二讲直流电路和交流电路一、基础知识回顾及基本方法归纳（一）四个定律：电阻定律、焦耳定律、欧姆定律和闭合电路欧姆定律（二）电路分析与计算1 部分电路总电阻的变化规律（1） 无论是串联电路还是并联电路的总电阻，都会随其中任一电阻的增大而增大（2） 分压电路的电阻。如图所示，在由R1和R2组成的分压电路中，当R1的串联部分RAP增大时，总电阻RAP增大。（3） 双臂环路的阻值。当两支路阻值相等时，环路总阻值最大，当两支路阻值相差越大时，总电阻越小。2.几类常见的功率问题（1）与电源有关的功率和效率（2）用电器的功率和电流的发热功率（3）输电线的损耗功率和输电功率（4）电源的输出功率和电动机的输出功率（三）变压器动态问题的制约思路. 动态分析问题的思路程序可表示为：U1P1思路5 原理思路.变压器原线圈中磁通量发生变化，铁芯中/t相等；当遇到“”型变压器时有1/t=2/t+3/t,此式适用于交流电或电压（电流）变化的直流电，但不适用于稳压或恒定电流的情况.（四）在直流电路结构发生变化时处理电容器要点：、确定初末两个稳定状态电容器带电情况、判定电容器充、放电。、弄清楚充、放电的“通道”，根据电荷移动，判定充、放电电流方向和通过导体的电量。会分析下面三个典型过程电容器充电图2 电容器极板电性不变电容器放电 电容器先放电后反向充电 电容器极板电性发生变化二、基础训练1如图2所示是一个交流发电机的示意图线框abcd处于匀强磁场中，已知ab=bc=10厘米，B=1特，线圈匝数n=100，线圈电阻r=5欧，外电路负载电阻R=5欧，线圈以600转/分的转速匀速转动求：(1)安培表和电压表的读数(2)从如图示位置开始经过1/60秒时感应电动势的瞬时值多大？(3)从如图所示位置开始转过30角的过程中的平均感应电动势值多大？(1),.(2)31.4V (3)60V2、有一台内阻为1 的发电机，供给一个学校的用电.如图所示，升压变压器的匝数比是1：4，降压变压器的匝数比是4：1，输电线的总电阻R是4 .全校共有22个班，每班有“220V、40W”的电灯6盏，若要保证全部电灯正常发光，则：(1)发电机的输出功率应是多大？(2)发电机的电动势多大？(1)5424W (2)250V 3理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干，设电动机的线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2相串联，接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I,消耗的电功率为P，则有：（ CD ）APUI BP=I2(R1+R2) CP =UI DPI2(R1+R2)4如图所示为一理想变压器，愿线圈匝数为n，四个副线圈的匝数均为n2，四个副线圈中负载电阻的阻值相同，二极管为理想二极管，现从原线圈P、Q两端输入正弦交变电流，那么下列说法正确的是（ C ）A 只有流过Ra和Rd上的电流仍是交变电流B 加在Ra两端的电压是Rb的两倍C Ra消耗的功率是Rb的两倍D 若输入的正弦交变电流频率增大，RC的功率减小，Rd的功率增大。5利用如图4所示的电流互感器可以测量被测电路中的大电流，若互感器原副线圈的匝数比，交流电流表的示数是，则 CA被测电路的电流有效值为B被测电路的电流平均值为C被测电路的电流最大值为 D原副线圈中的电流同时达到最大值三、典型例题类型一 直流电路的分析与计算例1如图所示电路中，已知电阻R12，R25，灯泡L标有“3V，1.5W”样，电源内阻r1，滑动变阻器的最大阻值为Rx。当滑片P滑至a端时，电流表的示数为1A，此时灯泡L恰好正常发光。求：（1）当滑片P滑至b端时，电流表的示数；（2）当滑动变阻器Pb段的电阻为0.5Rx时，变阻器上消耗的功率。（1）2A （2）1.92W例2如右图1是一种家用电熨斗的电路原理图（额定电压为220 V），虚线框内为加热电路，R0是定值电值，R是可变电阻（调温开关）。该电熨斗温度最低时的耗电功率为121 W，温度最高时的耗电功率为484 W。求：.（1）R0的阻值及R的阻值变化范围；.（2）假定电熨斗每秒钟散发的热量Q跟电熨斗表面温度与环境温度的温差关系如图2所示，现在温度为20的房间使用该电熨斗来熨烫毛料西服，要求熨斗表面温度为200 ，且保持不变，问应将R的阻值调为多大？.解：（1）温度最低档=121 W， 2分温度最高档=484 W， 2分解得R0=100 1分，Rmax=300 1分所以变阻器R的阻值变化范围是0到300 1分（2）此时电熨斗表面温度与环境温度之差t=20020=200 由图像知电熨斗每秒钟散发的热量Q=440 J 2分要保持电熨斗的表面温度不变，则电熨斗的电功率P=440 W 2分 2分 得R=10 1分U/VI/A024680.20.40.6图89AR0图810例3图8-9中所示为一个电灯两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线，可见两者不成线性关系，这是由于焦耳热使灯丝的温度发生了变化的缘故.参考这根曲线，回答下列问题(不计电流表和电池的内阻). （1）若把三个这样的电灯串联后，接到电动势为12V的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻. （2）如图810所示，将两个这样的电灯并联后再与10的定值电阻串联，接在电动势为8V的电源上，求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值. 解析：（1）由于三个电灯完全相同中，所以每个电灯U/VI/A024680.20.40.6图811两端的电压UL=12/3V=4V，在图3中画出U=4V的直线，得到和曲线的交点坐标为(4V，0.4A)，所以流过电灯的电流为0.4A，此时每个电灯的电阻值为. （2）设此时电灯两端的电压为U，流过每个电灯的电流为I，根据闭合电路欧姆定律得：E=2IR0+U，代入数据得：U=820I.在图89上画出此直线，得到如图811所示的图象，可求得到直线和曲线的交点坐标为(2V，0.3A)，即流过电灯的电流为0.3A，流过电流表的电流强度为0.6A，此时电灯的电阻为.点拨：题中的电阻变化是非线性的，所以其电阻值不能直接求得，只能从图象上得出电流和电压再求之，另外要注意图象中交点的物理意义。SC2C1R2R1类型二 含电容器电路、动态电路问题分析例4如图所示=10V，C1=C2=30F，R1=4.0,R2=6.0,电池内阻可忽略。先闭合开关S，电路稳定后，求C1、 C2此时的电压；再将S断开， C1、 C2此时的电压；断开S后流过R1的电量为多少库仑？ 4.2104CNBAMPG例5如图为一只测速计原理图，滑动触头P与某运动物体相连，当P匀速滑动时，电流有一定的电流通过，从电流表示数可得运动物体的速度，已知电源电动势E=4V，内阻不计，AB长30cm，电容器电容C=50F。现测得电流表示数为0.05mA，方向由N流向M，试求物体的速度大小和方向0.075m/s。向左移动。 V1L1L3L2Pab图2V2E r例6在图2所示的电路中，观察三只小灯泡亮度变化和两只电压表变化情况，如果滑动变阻器的滑片P由a端滑至b端，电压表V1示数变化的绝对值为U1，电压表V2示数变化的绝对值为U2，则下列说法正确的有（ BD ）AL1、L3变暗，L2变亮BL3变暗，L1、L2变亮CU1U2DU1U2类型三 交变电流的“四个值”的计算例7如图所示，矩形线圈abcd边长ab=2l，ad=3l，OO是线圈的转动轴，aO=bO=2l匀强磁场的磁感应强度为B，OO刚好与磁场的边界线重合线圈的总电阻为R当线圈绕 OO以角速度匀速转动时，试求：(1)从图示时刻起，线圈的ab边第一次出磁场前的瞬时，回路中电流的大小和方向(2)从图示位置计时，取电流沿abcd方向为正，画出线圈中的电流i随时间t变化的关系图线(画两个周期)(3)线圈中电流的有效值。解析：（1）方向沿badcb,i= （2）如图所示 （3）设有效值I，有 解得题型解读：解决这类问题注意：按局部（R的变化）全局（I总、U端的变化）局部 （U分、I分的变化）的逻辑思维进行分析推理。类型四 电感和电容对交变流电的作用在交流电路中，电容是“通交流、隔直流，通高频、阻低频”。C1C2类型五 变压器电路的动态问题例8如图所示，一理想变压器原线圈接入一交流电源，副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻，开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表，读数分别为U1和U2；A1、A2 和A3为理想电流表，读数分别为I1、I2和I3。现断开S，U1数值不变，下列推断中正确的是(BC)（ ） AU2变小、I3变小 BU2不变、I3变大CI1变小、I2变小 DI1变大、I2变大例9如图所示，加在理想变压器原线圈上的交流电源的电动势为E，内阻为r，与副线圈相连的负载电阻为R，则：（1） 原线圈中的电流I1多大时，负载上获得的功率最大？最大功率为多少？（2） 若想使负载电阻获得最大功率，变压器匝数比多大？(1)(2)6