专题辅导恒定电流

1、恒定电流一.电路电功电功率及欧姆定律逻辑电路1.1.电路的等效转换在具体应用欧姆定律时，必须将一个混联电路画成一个易于看清的简单的串并联电路以后，才能运用恒定电流的有关规律进行计算。为此需要将一个复杂电路用一定的方法进行简化，常用的简化方法有：命题解读：此题在解题过程中运用到了对称电路中电流分布特点，又用到了电流沿不同支路电势降落等知识，是一个稍有难度的题目。无穷网络等效变换法等势节点的断接法例题 1 1.如图 1 1 所示的网络电路中，每小段导体的电阻值均为解析：从图 1 1 中可以看出，网络相对于A、B两点上下对称。为等电势点，故C、D的左侧以及E、F的右侧的导体可以去掉。r,试求图中A、

2、B两点间的等效电阻。如图 2 2 所示，C、D以及E、F分别还是由于上下两部分网络关于A、B两点对称，所以可以先考虑其中的一部分，如图3 3 所示。从图点，可以用导线连接，故A、B两点间上部分的等效电阻为(2r$rR=22-r2rr10r2所以，A、B两点间的等效电阻为R5rRAB命题解读：找出等电势点，适时地将电路断开或连接,支路电流法步一步地将电路简化是解决这类问题的关键。例题 2.2.1010 根电阻均为 r r 的电阻丝连接成如图 4 4 所示的网络电路，试求A、B两点间的等效电阻。解析：设电流从A端进入，从B端流出，由结构对称 T T 可知，电流从A端进入后的电流分布应该与电流从B端

3、流出前的电流分布相同，中间的正方形具有上、下电流对称和左、右电流对称，如图则由C点电流的流向可得5 5 所示。I-Ii-I2(IiI2)由A、E两点间不同线路电势降落相同，得I12r=(I-I1)rI2r选择线路AEDB,得UAB=I12r(I1I2)r(Ir故A、B两点间的等效电阻为RABLB=15rI83 3 可以判断得出，G、H两点也是等电势答案：AD命题解读：此题主要比较的是纯电阻用电器和非纯电阻用电器实际消耗的电功率问题。对于纯电阻用电器（如题目中的电阻）而言，电流通过它时做的功全部用来发热，即此时电功等于电热；而对于非纯电阻用电器（如题目中的电动机）时，电流通过它时所做的功只是一小

4、部分产生了电热，其余很大一部分转化成了机械能。上面的题目中，由于电阻R和电动机M串连接到电路中，且电阻R和电动机M线圈的电阻相等，所以它们产生的电热是相等的，而电功不等。实际电路中用电器的配置例题 5 5.某房间的入户电源线如图 9 9 所示，其中a是火线，b是零线，现有工作电压为220V的用电器如下：10CW的灯泡 6 6 只；200W的电视机 1 1 台；700W的微波炉 1 1 台；1000W的电冰箱 1 1 台；100CW的若 x x= = a a+ +,a,a+ +J Ja a+、；a a+ +J Ja a+.+.,(a0),(a0),在求x值时，注意到x时由无限多个组成，所以去掉左

5、边第一个Va+对x值毫无影响，即剩余部分仍为 x x, ,这样就可以将原式等效变换为x=.ax从而很顺利的解得x的值，这就是物理学解决无线网络问题的基本思路。例题 3 3.如图 6 6 所示，为每段电阻均为R的电阻丝构成的网络电路，试求A、B两点间的等效电阻。解析：由于是一个无穷网络电路，即便去掉C、D左侧的部分（不包括C、D之间的那段电阻丝），剩余的部分还是一个无穷网络电路，即剩余部分的等效电阻仍然等于所求的等效电阻RAB,这时就把原来的无穷网络电路等效成了如图 7 7 所示的样子。由串并联电路的特点可以求得A、B两点间的等效电阻为DR（2RRAB）RAB二R2RRAB命题解读：把握特点，从

6、无穷网络中再找出一个无穷网络，并将网络简化，是解决这类问题的关键所在。2.2.电功和电功率相同的电流通过电阻相同的用电器，电功一定相同吗？例题 4 4.如图 8 8 所示，电阻R和电动机M串连接到电路中，且电阻R和电动机M线圈的电阻相等,接通电键后，电动机正常工作，设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2。经过时间t,电流通过电阻R所做的功为W1,产生的热量为Qi;而电流通过电动机M所做的功为W2,产生的热量为Q2O则有A.UiU2,Qi= =Q2B.W1= =W2,Q1= =Q2C. .W1VW2,Q1VQ2D. .W1VW2,Qi= =Q2暖风机 1 1 台；1500W的洗衣机 1 1

7、 台；还有 3 3 台额定电流为8A的保险盒。如何将上述电器全部合理的接入电路，要求画出接线图，且电器用下面指定的符号表示:功率为100W的灯泡：功率为200W的电视机：功率为700W的微波炉：功率为1000W的电冰箱:功率为1000W的暖风机:功率为1500W的洗衣机:保险盒：1解析：每根保险丝所在支路的允许电功率为P=IU=8220W=1760W因此每个支路配置的用电器功率之和不能超过176CW,而用电器的总功率为P=6PL+P电视+P微+P水箱+P暖+P洗崔冰薪=6100W200W700W1000W1000W1500W-5000WR总.,1IUBJIBxJICJJJPAPB、PcIAIc

8、,所以RAvRc,当滑片P向下滑动时有Ic=1A+AIBAIA因此，PAE2,RR,则A.r1隆B.rv2C.P1P2D.P1Vp2解析：在U- -I直角坐标系中分别作出甲乙两个电池的伏安特性曲线，同时也作出电阻R的伏安特性曲线，R的伏安特性曲线与电池的伏安特性曲线的交点的纵、横坐标的乘积，即为电阻R消耗的电功率。依题意，甲、乙两个电池分别向电阻R供电时，电阻R上所消耗电功率相同，则这三条线一定交于一点，如图 1818 所示。从图中可以看出U2=U端二10VR2U2I2旦201J0.56所以r1r2同理，在上面的U- -I直角坐标系中再作出电阻R的伏安特性曲线如图所示，由图可知当甲电池接R时，

9、有P=UiIi当乙电池接电阻R,时，有P2=U2I2由于U1U2,I1I2P1P2故本题的正确答案为A、C命题解读： 此题比较巧妙的利用了电源的伏安特性曲线和用电器的伏安特性曲线的交点的纵横坐标的乘积即为用电器所消耗的电功率，比较直观地解决了物理量大小的比较问题，但若是利用物理公式直接讨论将是比较麻烦的。5.5.逻辑电路例题 2020.如图 1919 是一个应用某种逻辑电路制作的简单车门报警电路图。图中的两个按钮开关分别装在汽车两侧的门上，只要其中的任何一个开关处于开路状态（即输入为逻辑 1 1）, ,那么输出也是逻辑 1,1,发光二极管（报警灯）就发光。请你根据装置的要求，在电路图的虚线框内

10、画出门电路符号，并完成门电路的真值表。答案：虚线框内的电路应为“或”逻辑门电路，门电路符号和真值表见图 2020。命题解读：弄清楚条件和事件之间的逻辑关系是解决这类问题的关键。条件必须同时满足才能有事件的发生，这种关系叫做“与”逻辑关系；而只要满足其中的部分条件就可以有事件的发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。所以图 2020的周长与电阻膜厚度的乘积，即S=nDd,于是电阻膜的厚度d)二DR式中的电阻R可根据欧姆定律R=U用伏安法测得，所以这一实验的原理可用公式理可知，该实验需直接测定的物理量有长度l、直径D、电压U和电流I如图 2 2 所示的电路。命题解读：伏安法测电阻是设计性实验中的一个重要

11、内容，其考查重点有:的设计、器材的选择、实物图的连接等内容，必须根据实际情况进行相关的分析;题中，电阻膜的横截面积并非陶瓷管的横截面积，切忌此点。:LI表不。从这一头验原二DUO根据题中所给的条件，可设计电路本二.电学实验1.1.测定金属的电阻率实验原理：由电阻定律的表达式R=pL,可得金属丝的电阻率表达式为S一l由上式可以看出，要得出电阻率P的数值，必须解决以下三个方面的问题:伏安法测电阻：由伏安法测出金属丝的电阻R,即R-US=二百22计算出金属丝的截面积。毫米刻度尺的使用：用毫米刻度尺测出金属丝的长度。注意事项：由于金属丝本身电阻很小，所以在用伏安法测量金属丝电阻时，电流表采用外接法。用

12、螺旋测微器测量金属丝的直径时，要在金属丝的三个不同位置各测一次，然后求出平均值作为金属丝的直径。另外，螺旋测微器是一个很重要的测量工具，要掌握其读数法则，注意它的估读。电阻率P的表达式中的l是指接入电路的金属丝的有效长度，所以在用毫米刻度尺测量金属丝的长度时，一定要待电路连接好了以后，测量金属丝接入电路的两个端点之间的长度，测量时注意要将金属丝拉直。例题 1 1.如图 1 1 所示，P是一根表面均匀的镀有很薄的的发热电阻膜的长陶瓷管（其长度右，直径D为10cm左右），镀膜材料的电阻率P已知，管的两端有导电箍M、N,现给你米尺、电压表V、电流表A、电源E、滑动变阻器R、开关s和导线若干,请你设计

13、一个测量膜层厚度 d d 的实验方案。实验中应该测定的物理量有：在虚线框内用符号画出测量的电路图。计算镀膜厚度的表达式是：解析：怎样用实验测出电阻膜层的厚度呢？我们想到了电阻定律题所述的电阻膜来说，l即为电阻膜的长度，S为电阻膜的横截面积,I螺旋测微器的使用：要用螺旋测微器测出金属丝的截面直径l为50cm左R=PL对于本S其值等于陶瓷管2 2 . .描绘小灯泡的伏安特性曲线实验原理：根据欧姆定律可知，在纯电阻电路中，电阻R中的电流I与其两端的电压U成正比，即I=U,所R以其U-I曲线是过原点的一条倾斜直线。但由于小灯泡灯丝的电阻率随着温度的升高而增大，其电阻也随之增大，故小灯泡的U-I曲线不再

14、是直线。实验中可以选用“3.8VQ3A”的小灯泡，用电压表和电流表分别测量出多组小灯泡两端的电压以及与之对应的电流值，并在U-I坐标中描点连线，即可得到小灯泡的伏安特性曲线，从而了解小灯泡的导电特性。电路的选取限流电路的工作原理：如图 3 3 所示为一限流电路，其中滑动变阻器R0的作用是用来控制电路中的电流，移动滑动变阻器的滑片P位置可以改变连入电路的电阻，从而控制负载电阻R中的电流大小。采用限流电路时，负载电阻R中的电流为I=U,R两端的电压调节范围RRoRU为U,并由此可以看出，当R?Ro时，负载电阻R两端的电压调节范围较大，即满足这个条RRo件时，滑动变阻器可以采用限流接法。分压电路的工

15、作原理：如图 4 4 所示为一分压电路，其中滑动变阻器Ro的作用是用来调节负载电阻R两端的电压。由分析可知，负载电阻R与滑动变阻器的AP间的电阻并联，然后与PB间的电阻串联。采用分压电路时，负载电阻R两端的电压范围为0U,显然比限流电路的调节范围大。当R? ?Ro时，滑片位置改变时，引起的电路电阻变化明显，负载电阻R两端的电压便于调节,所以这种情况下滑动变阻器通常采用分压接法。另外，实验中若要求加在小灯泡两端的电压必须从零开始并发生连续变化时，滑动变阻器必须采用分压接法。注意事项：要仔细分析题中所给的条件，滑动变阻器选择最适合的接法。要根据小灯泡的规格和所用电源等，选择合适的电压表和电流表，或

16、对电压表和电流表选择合适的量程。由于小灯泡的电阻很小，此电路中电流表必须采用外接法，切记！例题 2.2.在描绘小灯泡的伏安特性曲线的实验中，选择“3VQ.5A”的小灯泡作为研究对象，下列实验（填入器材序号）。00.5A,内阻为1G）03A,内阻为1。）015V,内阻约为10KC）03V,内阻约为2KC）E.滑动变阻器（阻值为oiooQ）F.滑动变阻器（阻值为o/）器材中应选用_A.电流表B.电流表D.电压表C.电压表（ 量 程为（量程为（量程为（量程为图q qG.电源，其电动势为E=6VH.电键I.导线若干在本实验中，滑动变阻器应采用接法（填“限流”或“分压”），电流表应采用（填“内接”或“外

17、接”）。答案：ADFGHI;分压；外接。命题解读：这类问题的解题思路一般是先选择仪器，再连接电路。先根据小灯泡的规格选择满足需要的电源；再根据电源和小灯泡的规格，选出合适的电表（或合适的量程）；再本着对电路的保护作用，以及题目要求，选择一个便于调节的滑动变阻器（一般选择阻值较小的），最后将所选出的仪器连成电路。3 3 . .测定电源的电动势和内阻实验原理：闭合电路的欧姆定律，方法有如图 5 5 所示，改变滑动变阻器的阻值，由电压表和电流表读出几组对应的U、值，并把每一组数据代入下面的方程组E=Ui+I1r=E=U2求出几组E、r的值，最后分别求出它们的平均值。也可以根据图象处理数据，即在坐标纸

18、上以I横坐标、U为纵坐标，用测出的几组U、I值画出U-I图象（如图 6 6 所示），图像与纵坐标的交点坐标值即为电源电动势，图象斜率的绝对值即为电源的内电阻值。常用电路：除图 5 5 外，分别如图 7 7、8 8、9 9 所示。注意事项：为了使电路的路端电压变化明显，电池的内电阻宜大些（可以选用已经使用过一段时间的 1 1 号干电池）。电池在大电流放电时极化现象较严重，电动势会明显变小，内阻也会明显增大，所以实验过程中不要将外电路电阻调的过小，读数时时间也不要太长，每次读完立即断电。要测出不少于 6 6 组的U、I值，且变化范围也要大。用方程组处理数据时，应选择U、I数据中的第 1 1 和第

19、4 4 为一组，第二和第 5 5 为一组，第 3 3 和第 6 6 为一组，分别求出E、r再求平均值；若用图象处理数据，应使较多的点落在直线上，不能落在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线条太远的点可以设去不考虑，这样可以减小实验过程中的偶然误差，从而提高精确度。例题 3.3.要较准确的测量电池的电动势E（约为6V）和内电阻（约为几欧），所给的仪器仅有：单刀开关 2 2 只，导线若干电流表A（00.6A,2J）电流表A2(0100mA,10J)电压表V1(05V,5k)电压表V2(010V,10k.】)定值电阻R1(101,1A)定值电阻R2(100i,0.1A)图 7 7 图 8 8

20、 图 9 9电流表、电压表和定值电阻只能各选一个使用，则电流表应选1111如有帮助欢迎下载支持电压表应选,定值电阻应选。请在图 7 7 所示的虚线方框中画出测量电路图（要求画出一个完整的测量电路，不得再重新拆装）。简述实验步骤。答案：A1,V2,R1。测量电路如图 8 8 所示。步骤如下：将选择出来白仪器按图 8 8 连接好电路；闭合电键s1，读出电压表V2的示数，此即为电源电动势E的大小;再闭合电键S2,读出两电表的示数U、I；将上面读出的数据E、U和I代入E=U+卜，计算出电源的内阻r。命题解读：这是一个设计性实验题，一方面本着便于读数、测量和减少误差，从所给的仪器中选择中选择比较适合的器材进行电路连接；另一方面，电压表内阻很大，所以可以只闭合电键s1用电压表V2直接测量出电源电动势，这也是解题的一个关键所在。4.4.练