直流电路与交流电路的分析与计算

直流电路与交流电路的分析与计算第1页/共34页第2页/共34页第3页/共34页第4页/共34页第5页/共34页

瞬时值最大值平均值有效值重要关系式e=Emsinwti=ImsinwtEm=nBSw物理意义反映不同时刻交流电的大小和方向也叫峰值，它是瞬时值的最大值，它反映的是交流电大小的变化范围是指交流电图象中图线与时间轴所围成的面积跟时间的比值交流电和直流电通过相同阻值的电阻，在相同的时间内产生的热量相等第6页/共34页注意点生活用电的电压为220V，其电压瞬时值的表达式为u=311sin314tV是一个特殊的瞬时值，是瞬时值变化的制约值不能用来求解对于非正弦交变电流的有效值，以上关系式不成立，应根据定义来求应用范围计算闪光电器(如霓虹灯)的闪光时间等计算电容器的耐压值计算通过导体的电荷量q计算交流电通过导体产生的热量、电功以及确定熔丝的熔断电流第7页/共34页4.变压器和远距离输电(1)变压器原、副线圈基本量的关系功率关系P1=P2电压关系

，与负载、副线圈的个数多少无关电流关系(1)只有一个副线圈：(2)多个副线圈：

I1n1=I2n2+I3n3+…+Innn或U1I1=U2I2+U3I3+…+UnIn第8页/共34页第9页/共34页第10页/共34页1．电路的动态分析问题【例1】如图6­1­2所示的电路中，三只灯泡原来都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时，下面判断正确的是(

)A．L1和L3变暗，L2变亮B．L1变暗，L2变亮，L3亮度不变C．L1中电流的变化值大于L3中电流的变化值D．L1上电压的变化值小于L2上电压的图6­1­2第11页/共34页【解析】当触头P向右移动时，电阻R变大，总电阻变大，总电流变小，所以灯L1变暗；内阻、R0与L1上电压变小，所以最终L2两端的电压变大，L2变亮；由于L2中电流变大，总电流减小，所以L3中电流减小，灯泡L3变暗，L2中电流变大，L3中电流减小，总的变化是相抵的效果，合起来才是灯L1中电流的变化，所以L3中电流的变化更大一些，灯L1上的电压与R0及内电压变化的总和才等于L2上电压的变化．

【答案】AD第12页/共34页【解析】S断开，相当于外电阻变大，总电流减小，故路端电压U=E-Ir增大，V的读数变大．R3两端的电压增大，电阻不变，A的读数变大．【同类变式】(2011·海南卷)如图6­1­3，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大C第13页/共34页2．电路故障分析判断【例2】如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光．由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是(

)A．R1断路B．R2断路C．R3短路D．R4短路第14页/共34页【解析】假设R1断路，因为R1、L1并联电路总电阻一定小于L1的电阻，所以R1断路后干路总电阻增大，干路电流减小，由R2、R3、R4与L2组成的电路电压与内电压均减小，由全电路欧姆定律知灯泡L1两端的电压增大，故L1变亮．又因为灯泡L2两端的电压与由R2、R3、R4和组成的电路电压相等，所以灯泡L2两端的电压减小，灯L3变暗，电流表读数也变小．这与题设条件一致，原假设成立，所以选项A正确．

假设R2断路，由R3、R4与L2组成的电路电阻增大，干路总电阻也增大，干路电流减小，R1、L1并联电路电压减小，灯L1变暗，与题设条件不同，原假设不成立，B错第15页/共34页

假设R3短路，由R2、R4与L2组成电路电阻减小，干路电流增大，所以灯泡L1两端的电压增大，L1变亮．又因为R1、L1并联电路两端的电压与内电压的总和增大，所以由全电路欧姆定律知R2、R4与L2组成的电路两端电压减小，故灯L2变暗，但是干路电流增大、灯L2电流减小，根据分流原理，流过电流表的电流变大，电流表读数变大，这与题设条件不符，原假设不成立，C错．同理，选项D错误．

【答案】A第16页/共34页

【同类变式】某居民家中的电路如图所示，开始时各部分工作正常，将电饭煲的插头插入三孔插座后，正在烧水的电热壶突然不能工作，但电灯仍能正常发光．拔出电饭煲的插头，把试电笔插入插座的左、右插孔，氖管均能发光，则()A．仅电热壶所在的C、B两点间发生了断路故障B．仅电热壶所在的C、B两点间发生了短路故障C．仅导线AB断路D．因插座用导线接地，所以发生了上述故障第17页/共34页【解析】若C、B间断路，则试电笔插入插座的左孔时，氖管不发光．若C、B间短路，则灯泡不发光．插座用导线接地，可以防止因用电器外壳带电而使人触电的事故发生，对电路无影响．若AB导线断路，则电热壶由于只与火线相连，不构成闭合回路而停止工作；电灯与火线、零线仍组成闭合回路而正常发光；此时，插座的左右两孔均与火线相连，因此，试电笔插入时，氖管均发光．C选项正确．

第18页/共34页3．交流电的产生及其图象【例3】(2011·揭阳模拟)小型交流发电机中，矩形金属线圈在匀强磁场中匀速转动，产生的感应电动势与时间呈正弦函数关系，如图6­1­6所示，此线圈与一个R=10w的电阻构成闭合电路，不计电路的其他电阻．下列说法正确的是(

)A．交变电流的周期为0.125sB．交变电流的频率为8HzC．交变电流的有效值为AD．交变电流的最大值为4A第19页/共34页【解析】由e-t图象可知，交变电流的周期为0.25s，故频率为4Hz，选项A、B错误．根据欧姆定律可知交变电流的最大值为2A，故有效值为A，选项C正确．【答案】C第20页/共34页【评析】1.分析物理图象的要点：可归结为：“一看、二变、三判”，即为：(1)一看：看“轴”、看“线”、看“斜率”、看“点”、看“截距”、看“面积”、看“拐点”，并理解其物理意义．(2)二变：掌握“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通关系．(3)三判：在此基础上进行正确的分析和判断．

2．对于正弦交变电流的变化规律，不应只从其随时间按正弦规律变化这一点去认识，还应看到交流的电动势随线圈在匀强磁场中空间位置的变化而变化，随线圈的磁通量变化而变化．第21页/共34页【同类变式】(2011·江门模拟)(双选)将阻值为5Ω的电阻接到内阻不计的交流电源上，该电源电动势e随时间t变化的规律如图所示．下列说法正确的是()A．电路中交变电流的频率为25HzB．通过电阻的电流为AC．电阻消耗的电功率为2.5WD．用交流电压表测得电阻两端的电压是5VAC第22页/共34页4．变压器电路问题【例2】如图所示，M是一小型理想变压器，接线柱a、b接在电压u=311sin314t(V)的正弦交流电源上，变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料制成的传感器，电流表A2为值班室的显示器，显示通过R1的电流，电压表V2显示加在报警器上的电压(报警器未画出)，R3为一定值电阻．当传感器R2所在处出现火情时，以下说法中正确的是(

)第23页/共34页A．A1的示数不变，A2的示数增大B．A1的示数增大，A2的示数增大C．V1的示数增大，V2的示数增大D．V1的示数不变，V2的示数减小第24页/共34页【评析】本题是含变压器电路的动态分析题，解题的关键是

①要知道半导体热敏电阻的特点——温度升高电阻减小；

②V1的示数是原线圈的电压，而V2的示数不是副线圈的电压；

③交流电路的相关计算用交流电的有效值，运用变压器和恒定电流规律去处理．

第25页/共34页【同类变式】(2011·湛江模拟)(双选)有一理想变压器，原、副线圈的匝数比为4∶1，原线圈接在一个交流电源上，交流电的变化规律如图6­1­9所示．副线圈所接的负载电阻是11w.则()A．原线圈交流电的频率为100HzB．原线圈输入电压为220VC．流过副线圈的电流是5AD．变压器输入、输出功率之比为4∶1BC第26页/共34页

【例5】用四个阻值均为R的电阻连成如图所示的电路．电键S闭合时，有一质量为m，带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点，平行板电容器的下极板接地．现打开电键S，这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和此板碰撞，碰撞过程中小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该极板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板，设两极板间距离为d，不计电源内阻，求：5．电路的计算第27页/共34页(1)小球开始带什么电？小球开始在中点的电势是多少？电源电动势E为多大？(2)小球与极板碰撞后所带的电荷量q′为多少？第28页/共34页第29页/共34页第30页/共34页【评析】含电容电路的分析与计算中，要注意直流电路只有当电容器充、放电时，电路里才有充、放电流，一旦电路达到稳态，电容器就相当于阻值无限大(等效断路)的元件，简化电路时可去除．由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻两端等势，因此电容器两极间的电压等于该支路两端的电压．跟电阻并联的电容器两极间的电压等于与其并联电阻两端的电压．电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电．第31页/共34页【例6】如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40c