12.2 专题 闭合电路的动态分析 课件 -2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

专题：闭合电路的分析 闭合电路欧姆定律 高二年级物理备课组 一、闭合电路动态分析 1、闭合电路中只要电路中的某一部分发生变化，就会影响到整个电路和每一部分的电流、电压发生变化。 问题：在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？ R3增大 R总增大 I总减小 U内减小 U增大 U1减小 U3 U2增大 I2增大 I3减小 电路分析 2、方法总结 （1）程序法 部分　　　　 整体　　　 　 部分 ①分析电路，明确各部分电路的串、并联关系，弄清楚电压表电流表的测量对象。 ②由局部电阻变化判断总电阻的变化 ③由闭合电路欧姆定律判断电流的变化情况 ④根据U=E-Ir判断路端电压的变化情况 ⑤由欧姆定律和串并联规律判断各部分电压电流的变化情况 （2）结论法——串反并同 ①“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、电功率都将增大。 ②“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。 （1）如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r。开关闭合后，当滑片P向右移动时，电表读数如何变化，灯泡亮度如何变化？ 变大 变小 变小 变大 V1的读数 A的读数 V2的读数 V3的读数 灯泡亮度 变暗 串反并同 串 串 串 并 并 3、例题剖析 （2）如图所示电路中，当开关S闭合，滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是 A.电压表示数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮 B.电压表示数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变暗 C.电压表示数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变亮 D.电压表示数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗 √ 二、含电容器的电路分析 1.在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电电流.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电. 2.电路稳定后，电容器处电路可看成是断路，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压. 3.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等. 例：在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片向下移动时，关于电灯L的亮度及电容器C所带电荷量Q的变化判断正确的是 A.L变暗，Q增大 B.L变暗，Q减小 C.L变亮，Q增大 D.L变亮，Q减小 √ 例：(多选)如图8所示，电源的电动势E＝2 V，内阻r＝2 Ω，两个定值电阻均为8 Ω，平行板电容器的电容C＝3×10－6 F，则 √ √ 例：如图所示,闭合开关S,电路稳定后,水平放置的平行金属板间的带电质点P处于静止状态。若将滑动变阻器R2的滑片向b端移动,则(　　) A.电压表读数减小 B.电流表读数增大 C.质点P将向下运动 D.R1消耗的功率减小 D 三、闭合电路的电功率和效率 几种形式 说明 (1)E=U+U内 (1)I=和U=E只适用于外电路为纯电阻的闭合电路 (2)由于电源的电动势E和内电阻r不受R变化的影响,从I=不难看出,随着R的增加,电路中电流I减小 (3)U=E-Ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路,也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路 (2)I= (3)U=E-Ir (U、I间关系) (4)U=E (U、R间关系) 1、闭合电路中的几个关系式 2、电源的功率 物理意义 表达式 总功率P总 非静电力做功，将其他形式的能量转化为电势能的功率 P总=EI 内阻热功率P内 电源内阻消耗的功率 P内=I2r 输出功率P出 外电路消耗的功率 P出=I2R 三个功率的关系：P总=P出+P内 问题：若电路为纯电阻电路，求最大输出功率 当且仅当R=r时，电源的输出功率最大，最大输出功率为： 输出功率随外电阻的变化如图所示 3、电源的效率 （1）定义： 电源的输出功率与总功率的比值 （2）公式： 思考：①若为纯电阻电路，当负载电阻R增大时，电源效率如何变化？ 当R增大时，电源效率提高 ②当电源输出功率最大时，效率为多少？ 当R=r时，电源输出功率最大，效率为50% 例：电路图如图甲所示,图乙中图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图像,滑动变阻器的最大阻值为15 Ω,定值电阻R0=3 Ω。 答案：(1)0　10.9 W　 (2)4.5 Ω　13.3 W (3)10.5 Ω　9.5 W (1)当R为何值时,R0消耗的功率最大?最大值