电路动态

编辑: 逍遥路 关键词: 九年级 来源: 高中学习网

课 题电路动态分析

目标
认识变化的电路,准确找出变化前后两电路的变化

重点、难点
动态电路的连接方式,动态电路的电阻、电流和电压
知识回顾:
串联分压、并联分流

电路动态分析
知识点 一、滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起电路中电学物理量的变化
1.串联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
[例1]如图1,是典型的伏安法测电阻的实验电路图,当滑片P向右移动时,请你判断A表和V表的变化。
分析:本题中,为了分析表达的简洁,我们约定一套符号:“→”表示引起电路变化;“↑”表示物理量增大或电表示数增大;“↓”表示物理量减小或电表示数减小。
P右移→R2↑→R总↑→I↓→A表↓。
R1不变→IR1↓→U1↓→V表↓。
(判断V表的变化还可以根据串联电路的分压原理来分析:R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。)
扩展:根据串联电路的特点,滑动变阻器R2两端的电压 U2 将 ↑。推论:如果滑动变阻器R2 足够大,当滑片P向右一直滑动时,电阻将不断增大,那么U2 将不断增大,U1 将不断减小,I将不断减小。假设 R2 无限大,这时U2 将增大到电源电压,U1 将变为0,I也将变为0,这时的电路就相当于断路。这就是用电压表来判断电路断路和短路的道理。
[变式训练题]参考上图,在伏安法测电阻的实验中,若由于各种原因,电压表改接在滑动变阻器的两端,当滑片P向左移动时,请判断A表和V表的变化。

图1 图2 图3
[例2]如图2,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化。
分析:首先要确定电路的类型,此电路属于串联电路呢还是并联电路。我们可以将电流表简化成导线,将电压表简化成断开的电键或干脆拿掉。此时可以容易地看出,这是一个串联电路。而且发现滑动变阻器的滑片已经悬空,滑动变阻器接成了定值电阻,所以A表示数不变。
电压表在本电路中,是测量R1和R2部分电阻之和的电压,当滑片P向左移动时,被跨接在电压表内的电阻随着变小,根据分压原理:V表示数减小。
[变式训练题] 如图3,当滑片P向左移动时,A表和V表将如何变化。
[例3]在如图4所示电路中,当闭合电键后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时 ( )
(A)安培表示数变大,灯变暗。 (B)安培表示数变小,灯变亮。
(C)伏特表示数不变,灯变亮。 (D)伏特表示数不变,灯变暗。
分析:将电流表等效为一根导线,可以看到电压表直接测量电源电压,因此当滑动变阻器的滑动片P向右移动时,电压表的示数将不会变化;而电阻R的阻值变大,小灯的电阻RL大小不变(注意:在初中阶段,小灯的电阻由于温度的变化引起的变化往往忽略不计),因此总电阻变大,电流变小,所以电流表示数变小。从串联电路的分压角度分析,小灯两端的电压也将变小,小灯的功率P=ULI也将变小,所以小灯的发光将变暗。
[变式训练题] 在如图5所示电路中,当闭合电键后,滑动变阻器的滑动片P向右移动时( )
(A)伏特表示数变大,灯变暗。 (B)伏特表示数变小,灯变亮。
(C)安培表示数变小,灯变亮。 (D)安培表示数不变,灯变暗。

图4 图5 图6 图7
2.并联电路中滑动变阻器的滑片P的位置的变化引起的变化
[例4]如图6,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?
分析:并联电路各支路两端电压相等,等于电源电压,故电压表V示数不变。
由于并联电路各支路独立工作,互不干扰,滑动变阻器滑片P向右移动时,对R1这条支路没有影响,所以电流表A1示数不变。
滑片P右移,R2变大,两端电压不变,故电流变小,干路中电流也随之变小,所以A2示数也会变小。
[变式训练题] 如图7,当滑片P向右移动时,A1表、A2表和V表将如何变化?

二、电键的断开或闭合引起电路中电学物理量的变化
1.串联电路中电键的断开或闭合引起的变化
[例5]在如图8所示的电路中,将电键K闭合,则安培表的示数将______,伏特表的示数将________(均填“变大”、“变小”或“不变”)。
分析:在电键尚未闭合前,两个电阻组成串联电路。电压表测量R1两端的电压,电键K闭合后,电阻R2被局部短路,电压表变成测量电源两端的电压了,因此电压表的示数将变大。在电键尚未闭合前,电流表测量的是串联电路的电流值,由于此时电阻较大,故电流较小;电键K闭合后,电阻R2被局部短路,电路中的电阻只有R1了,因此电流表的示数将变大。
[变式训练题]在如图9所示的电路中,当电键K断开时,电阻R1与R2是________联连接的。电键K闭合时,电压表的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

图8 图9 图10
2.并联电路中电键的断开或闭合引起的变化
[例6] 在图10中,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时,电压表的示数将________;电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
分析:本题的难度首先在电路的识别,我们可以将电流表看作导线,将电压表拿去,就容易看出这个电路是“并”联电路。电流表是串联在小灯L1的支路中的,所以电键闭合时,电流表的示数从0变到有读数,应该选填“增大”。电压表是测量电源电压,而且不受电键控制,所以示数“不变”。
[变式训练题] 在图11中,灯泡L1和灯泡L2是______联连接的。当电键K断开时,电压表的示数将________;电流表的示数将__________(选填“增大”、“不变”或“减小”)。

图11 图12 图13
三、电路的故障引起电路中电学物理量的变化及故障原因分析
[例7]在图12中,当电键 K闭合后,两只小灯泡发光,电压表示数为4伏。过了2分钟,电压表示数为0,经检查除小灯泡外其余器材的连接良好,请分析造成这种情况的原因可能有:_____________________。
分析:电压表示数为0,其原因有三:1.电压表没有接好或电压表损坏;2.小灯L2短路;3.小灯L1断路。起先,电压表有示数,说明不存在原因1的情况。那么还有两种情况都是可能的。答案为:小灯L2短路;小灯L1断路。
[变式训练题] 在如图13所示的电路中,电源电压等于6伏,合上电键后电压表示数为6伏。经分析得出,电路中可能发生的情况是:______________________________。
[例8] 在如图14所示的电路中,电源电压不变。闭合电键K后,灯L1、L2都发光。一段时间后,其中一灯突然熄灭,而电流表、电压表的示数都不变,则产生这一现象的原因可能是( )
(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。
分析:可以采用排除法。小灯L2短路,会导致电压表示数变小、电流表示数变大;小灯L2断路,会导致电流表示数变0;小灯L1短路,会导致两灯都不亮;一灯熄灭而电表示数都不变,只有小灯L1发生断路时才有此可能。本题正确答案为C。
[变式训练题] 在图15所示的电路中,电源电压不变。闭合电键K,电路正常工作。一段时间后,发现其中一个电压表示数变大,则 ( )
(A)灯L可能变亮。(B)灯L亮度可能不变。(C)电阻R可能断路。(D)电阻R可能短路。

图14 图15 图16
[例9] 在图16所示的电路中,电源电压不变。闭合电键K后,灯L1、L2都发光,—段时间后,其中的一盏灯突然变亮,而电压表Vl的示数变小,电压表V2的示数变大,则产生这一现象的原因是 ( )
(A)灯L1断路。 (B)灯Ll短路。
(C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。
分析:属于电路故障分析题。“—段时间后,其中的一盏灯突然变亮”排除了电路出现断路的情况,那么,故障现象只有发生短路了。电压表V2的示数变大,是小灯变亮的原因,一定是小灯L2突然变亮;电压表Vl的示数变小说明小灯L1发生了短路。


随堂练习:
1.图17中,A、B、C、D是滑动变阻器的四个接线柱。若将A、C分别与图中电路的导线头M、N相连接,闭合电键后,当滑动片P向右移动时,安培表的示数将______(填“变大”、“不变”或“变小”);若将D与N相连接,接线柱______与M相连接,则闭合电键后,滑动片P向左移动时,伏特表的示数增大。

图17 图18 图19
2.在如图18所示的电路图中,当电键K闭合时 ( )
(A)整个电路发生短路。(B)电流表示数变小。
(C)电流表示数不变化。(D)电流表示数变大。
3.在图19所示的电路中,当电键K闭合时,灯L1、L2均不亮。某同学用一根导线去查找电路的故障。他将导线先并接在灯L1两端时发现灯L2亮,灯L1不亮,然后并接在灯L2两端时发现两灯均不亮。由此可以判断 ( )
(A)灯L1断路。 (B)灯L1短路。 (C)灯L2断路。 (D)灯L2短路。
4.如图20所示,电阻R1的阻值为20欧,R2为40欧,当电键K断开时,电流表A的示数为0.1安,则电源电压为______伏。若电键K闭合时,电流表A的示数为______安。

图20 图21 图22
5.在图21所示的电路中,电源电压为6伏。当电键K闭合时,只有一只灯泡发光,且电压表V的示数为6伏。产生这一现象的原因可能是 ( )
(A)灯L1短路。 (B)灯L2短路。 (C)灯L1断路。 (D)灯L2断路。
6.如图22所示,当滑片P向右移动时 ( )
(A)电流表A示数不变,电压表V示数不变。
(B)电流表A示数不变,电压表V示数变大。
(C)电流表A示数变小,电压表V示数变大。
(D)电流表A示数变小,电压表V示数不变。
7.如图23所示,闭合电键K,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电流表A的示数将________(选填“变小”、“不变”或“变大”)。

图23 图24
8.在电路中,发生了如图24所示的现象,已知电路中只有一处故障,且除两个灯泡外其余部分均完好,现有导线、电压表、电流表,在不拆开电路的情况下,请挑选合适的器材判断电路的故障,写出两种判断方法,包括所用器材、观察到的现象和结论:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。


欧姆定律精练
1如图105所示,电源电压为36伏特,灯泡L1电阻为10欧姆,闭合电键后,通过L2灯泡的电流强度是0.9安培,求干路中的电流强度和电路的总电阻。

2.如图106所示,已知电阻R1=6欧姆,通过R2的电流强度I2=0.5安培,通过R1和R2的电流强度之比为I1:I2=2:3求R2的阻值和总电压U。


3.如图107所示电路,当电键K闭合后,安培计的读数为2安培,伏特计的读数为6伏特,如果R1=3R2,求电阻R1、R2的值。


4.如图108所示,电源电压为15伏特,电阻R1=R2=10欧姆,求下列情况安培表和伏特表的示数。
(1)当K接通时;(2)当K断开时。

5.在图109所示电路中,已知电源电压为U,电路中的电阻为R1,通过安培表的电流为I1。若想得到通过安培表的电流为3I1,需要和R1并联一个多大的电阻R2?

6.在图110所示,R1=20欧姆,R2=60欧姆,电源电压为12伏特。
  (1)当电键K1断开,电键K2与B端接通时,求R2两端的电压。
  (2)当电键K1与C端接通,电键K2与A端接通时,求安培表中通过的电流强度。
  

7.将2欧姆的电阻和6欧姆的电阻并联,如果2欧姆电阻上的电压为6伏特,那么通过每个电阻里的电流强度和并联部分的总电流强度各是多少?


8.在图112所示的电路中,电阻R1=4Ω,R2=1Ω,R3为滑动变阻器,电源电压为12伏(电源电压保持不变)。所用的安培表量程是0~3A,伏特表的量程为0~6V,在实验过程中,为了使安培表、伏特表都不会损坏,那么滑动变阻器接入电路中的电阻至少多大?


9.在图113所示的电路中,电阻R1的阻值是5欧姆,干路中的电流强度I是0.5安培,电阻R2两端的电压是2伏特。求:
  (1)通过R1的电流强度;
  (2)通过R2的电流强度;
  (3)R2的电阻值。

10.图44中定电阻R1、R2和滑动变阻R串联,R1和R2两端的电压分别为U1和U2,当滑动变阻器的滑动片P向右滑动过程中[ ]
 A. U1变小,U1/U2也变小   B. U1变小,U1/U2不变
C. U1不变,U1/U2变小     D. U1不变,U1/U2也不变

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