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1、电 路 的 分 析一、教学目标1、理解和掌握电压、电流、电阻、电功率等基本概念、基本定律。2、能够分析、判断直流电路中各参量的动态变化情况及电路中部分与整体的关系，能够灵活运用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串并联电路。3、熟练掌握动态电路分析、故障电路分析、电路设计分析等多种题型的计算方法。4、掌握电学测量仪器的使用方法、电路的选择、实验电路的连接方法和实验电路的设计能力。 二、教学重难点重点：以基本概念（电流强度、电动势等）为基础；以基本定律（电阻定律、欧姆定律、焦耳定律、全电路欧姆定律）为基石；以识别电路连接为起点；以电源输出功率、路端电压、电源输出效率与外电路关系为切实点，包括动态
2、电路分析、故障电路分析、电路设计分析等多种题型。难点：1.从实际问题中获取并处理信息，把实际问题转化成物理问题，提高分析解决实际问题的能力。2通过解决含有电表的各类电路问题、电路故障的分析、黑箱问题的讨论，提高解决电学实验问题的能力。三、教学方法 多媒体演示法 讲练结合四、主要教学过程一、复习物理量定义式度量式或决定式测量仪电流I=q/t,I=nesvI=U/R,I=E/(R+r)毫安表安培表电压UAB = UA-UBU=IR =E-Ir毫安表电压表电动势E=W非静电力/qE= U内+U外伏安法电压表电阻R=U/IR=L/s欧姆表伏安法电功W=UqW=UIt电度表电功率P=W/tP=UI瓦特表
3、伏安法电容C=Q/UC=s/4kd1、本章解题中常见的几种题型:电路的动态分析 电路的故障排除 含电容电路的的分析 黑箱问题2、在本章解题中常见的失分点有：不能识别电路的结构；不能正确对待非纯电阻电路；全电路问题不能正确分析.3、造成失误的根源在于：不熟悉串并联电路的基本概念和规律，对电路的基本特点理解不清；对内外电路的电压、电流及能量转化关系理解不透彻，导致解题时出现问题；对非纯电阻电路的有关知识掌握不准，高考中出现此类题目时，解题失误；在电路的分析与计算时，有时涉及到数学的极值、数学归纳法等知识，一些学生数学与物理知识衔接不够好，导致解题错误.二、电路的分析的主要思路题型1 直流电路的电功
4、率计算题型2 电路的动态分析电路中局部的变化会引起整个电路电流、电压、电功率的变化，“牵一发而动全身”是电路问题的一个特点。处理这类问题常规思维过程是：首先对电路进行分析，然后从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断电路总电阻变化情况（若只有有效工作的一个电阻阻值变化，则不管它处于哪一支路，电路总电阻一定跟随该电阻变化规律而变），再由全电路欧姆定律判断电路总电流、路端电压变化情况，最后再根据电路特点和电路中电压、电流分配原则判断各部分电流、电压、电功率的变化情况。滑线变阻器常见三种接法的特点：ABpb图1第一种：如图1所示的限流式接法. RAB随pb间的电阻增大而增大。第二种：如图2所示分压电
5、路.电路总电阻RAB等于AP段并联电阻RaP与PB段电阻RbP的串联。当P由a滑至b时，虽然Rap与Rpb变化相反，但电路的总电阻RAB持续减小；若P点反向移动，则RAB持续增大。证明如下：ABabPR1R2图2R1R2R3ABabp图3所以当Rap增大时，RAB减小；当Rap减小时，RAB增大。滑动头P在a点时，RAB取最大值R2；滑动头P在b点时，RAB取最小值。第三种：如图3所示并联式电路。由于两并联支路的电阻之和为定值，则两支路的并联电阻随两支路阻值之差的增大而减小；随两支路阻值之差的减小而增大，且支路阻值相差最小时有最大值，相差最大时有最小值。证明如下：令两支路的阻值被分为Ra、Rb
6、,且Ra+Rb=R0,其中R0为定值。则可见，R/的确随Ra与Rb之差的增大而减小，随差的减小而增大，且当相差最小时，R/有最大值，相差最大时，R/有最小值。此外，若两支路阻值相差可小至零，则R/有最大值R0/4.V2V1L1L2L3P例1：如图所示，电源电动势为E，内电阻为r当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2，下列说法中正确的是 A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.U1U2解析：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电
7、阻并联的灯泡L3电压降低，变暗。U1减小，U2增大，而路端电压U = U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量，选BD。练1：如图所示的电路，当可变电阻R的阻值增大时 A. UAB增大 B. UAB减小 C. IR增大 D. IR减小解析：当R时，R外；由知，I总。又有U端=EIr得，U端,R1两端的电压U1=I总R1知，U1，由UAB=U端U1得；UAB，由R2的电流IR2=UAB/R2知，IR2 IR=I总IR2得IR，故正确选项为A、D思考：为什么在生活中用电高峰时用户越多，电灯功率降低，亮度变暗因为用户增多，并联得越多，总电阻就越小，总电流变大，内电压变大，外电压（即电灯电
8、压）减小，所以电灯的实际功率减小，亮度变暗。总结：总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；变化电阻本身和总电路变化规律相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。题型3. 电路故障的判断给定测量值，分析推断故障例2. 如图所示为两个灯组成的串联电路，电源电压为6V，闭合开关S后两灯均不发光，用一只理想电压表测量电路中ab间电压为0，bc间电压为6V，则电路中的故障可能为：A. L1短路且L2断路 B. L1和L
9、2均断路C. L1断路且L2短路 D. 只有L2断路解析：本题主要考查电路发生故障原因的判断，解题关键是理解电路的连接及特性。分析时可以从有示数的电表或有工作的用电器开始分析：当电压表接在ab间时电压为0，说明电压表中无电流通过，即电压表、电源、开关、灯L2组成的是开路；当电压表接在bc间时电压为6V，说明电压表中有持续的电流通过，即电压表、电源、开关、灯L1组成通路，这时电压表示数接近电源电压为6V。若L1短路，L2也为零，但L2应发光，与题目不符。答案：D根据观察现象，分析推断故障例3. 小明在做实验时把甲、乙两灯泡串联后通过开关接在电源上，闭合开关后，甲灯发光，乙灯不发光。乙灯不发光的原
10、因是（ ）A. 它的电阻太小； B. 它的电阻太大；C. 流过乙灯的电流比甲灯小； D. 乙灯灯丝断了。解析：因为甲、乙两灯组成的是串联电路，当开关闭合后，甲灯发光，这证明电路是通路，所以要想知道乙灯不亮的原因，必须得清楚串联电路的电流、电压及电阻的各自特点。因串联电路的电流处处相等，因此有串联电阻两端的电压与电阻是成正比关系的，当乙灯电阻太小时，其两端的电压也太小，远小于其额定电压，所以乙灯不会发光。答案：A练2、额定电压为110V的两盏电灯，额定功率分别为PA=100W，PB=25W把它们接到220V的电路上，下列四个电路中不能够正常发光的是（ ），能正常发光且耗电最少的是（ ） A B
11、C D ABR3R2R1U图5练3、如图5所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路,已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？分析与解：当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些。题型4 含容电路问题的分析处理含容电路的一般规律：1、电容器在直流电路中是断路，对电路没有作用，分析时可以等效于拆去电容器，从而简化电路。2、电容器两极的电压等于与它并联电路的电压。E，rR1R2R3R4CK3、当电容器与电阻串联时，电阻两端不分电压。例4、在如图18所示的电路中，电源的电动势E=30V,内阻r=1.0, R1=10
12、, R3=30,R4=35,电容器的电容C=100F，电容器原来不带电.求接通电键K后流过R4的总电量.提示：由电阻的串并联公式，得闭合电路的总电阻为: 由欧姆定律得，通过电源的电流 电源的端电压 电阻R3两端的电压 通过R4的总电量就是电容器的电量Q=CU3, 由以上各式并代入数据解得Q=210-3C 练4、图2中E=10V，R1=4，R2=6，C=30F，电池内阻可忽略.(1)闭合电键K,求稳定后通过R1的电流.ECKR2R1图2(2)然后将电键K断开,求这以后流过R1的总电量.分析与解：（1）闭合电键K，稳定后通过R1的电流为： ,电容器上电压为IR2,储存的电量为Q1=CIR2=1.8
13、(2) 电键K断开后,待稳定后,电容器上电压为E,储存的电量为： Q2=CE=流过R1的总电量为 从电路中的电容器内部场强的变化，从而判定带电粒子的运动情况。对于正对面积为S，间距为d的平行板电容器C，当它两极板间的电压为U时，则其内部的场强E=U/d;若电容器容纳电量Q，则其内部场强E=4KQ/(.S).根据E=U/d和E=4KQ/(.S)很容易讨论E的变化情况。根据场强的变化情况就可以分析电容器中带电粒子的受力情况，从而判定带电粒子的运动情况。例5、一平行板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可变电阻及电源联接成如图20所示的电路.今有一质量为m的带电油滴悬浮在两极板之间静止不动.要使油滴
14、上升,可采用的办法是:A.增大R1 B.增大R2C.增大R3 D.减小R2方法点拨：要使油滴上升，必须使向上的电场力增大，因油滴的带电量是不变的，故只有增大场强E，又因E=U/d，而d不变，故只有增大加电容器两极板间的电压U，即增大R3或减小R2。即CD选项正确。练5、如图所示电路中，电源电动势为E、内阻为r，电阻R2、R3为定值电阻，R1为滑动变阻器，A、B为电容器的两个极板当滑动变阻器R1处于某位置时，A、B两板间的带电油滴静止不动则下列说法中正确的是（）A、仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向下运动B、仅把R1的触头向右滑动时，电流表读数减小，油滴向上运动C、仅把两极板A、B
15、间距离增大，油滴向下运动，电流表读数不变D、仅把两极板A、B间相对面积减小，油滴向下运动，电流表读数不变分析：电路稳定时，电容相当于开关断开，其电压等于路端电压把R1的触头向右滑动时，R1增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，分析路端电压的变化，判断油滴的运动情况仅把两极板A、B间距离增大或把两极板A、B间相对面积减小，电容器的电压不变，由E= U/d分析板间场强变化和油滴所受电场力变化，判断油滴的运动情况A、B仅把R1的触头向右滑动时，R1增大，外电路总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，则电流表读数减小由E= U/d分析可知，板间场强增大，油滴所受电场力增大，则油滴向上运动故A错误，B正
16、确C、仅把两极板A、B间距离d增大，电容器的电压不变，由E= U/d分析可知，板间场强减小，油滴所受电场力减小，则油滴向下运动而电路其他部分不变，电流表读数不变故C正确D、仅把两极板A、B间相对面积减小，板间场强不变，油滴所受电场力不变，则油滴仍保持静止电流表读数不变故D错误故选BC题型5 黑箱问题的分析例6 如图所示，一盒子上有两个接线柱a和b，与盒内电路相连。在电压表（内阻很大）接在两接线柱之间，其读数为3V；把电流表（内阻可忽略）接在两接线柱之间，共读数是3A。则下列4个电路中（电源内阻不计）可能为盒内电路的是（ ）解析 对A图，电压表在a、b两点间测：得的是a、b间开路电压，等于电源电动势3V，而测得电流是ab间的短路电流3A，A、D正确。C图不正确，对B图，测得电压是1两端的电压，其值是1.5V。B图不正确。说明 显然该题中的电压表，电流表均为理想表，所给电源内阻也为0。练6、有一个四端黑盒如图所示，内有1、2、3三个电阻，测得RAD=3，RAC=2，RAB=5，RBD=4，试画出黑匣的内部电路图。6
