特翻策j}孽 嚣辩}E e鞋 A 电路中的动态变化模型 ◇江苏省江阴市征存中学秋飓 感悟根据局部电阻的变化判断整 一 砉 变化, 个电路电阻的变化.根据闭合电路欧姆 定律判断整个电路电流的变化。再根据 i例1 (电压表示数变化)如图l所 :F_,r及串并联电路的知识判断电压、 示的电路中.电源的电动势为E,内阻为 电流及功率各量的变化是解决此类问题 r,电路中的电阻R,、R,和R 的阻值都相 的共性 同 在开关S处于闭合状态时.若将开关 变式1(电压表示数变化量)如图2 S 由位置1切换到位置2,则( ) 所示,电源电动势为E,内电阻为r。"3滑 -动变阻器的触片PzX右端滑到左端时.发 现电压表V 、V 示数变化的绝对值分别为 AU 和△ ,下列说法中正确的是( ) R3 sl 2 图1 电压袁的示数变大 图2 B.电源内部消耗的功率变大 C.电阻R,两端的电压变大 小灯泡L1、IJ3变暗,IJ2变亮 D.电源的效率变大 B.小灯泡 变暗,LI、L2变亮 解析开关S 由位置1切换到位置2 C.△ I<△ 后.电路总电阻减小,总电流变大,路端 D.△ 1>△U2 电压变小,电压表示数变小,A项错误;电 解析滑动变阻器的触片P从右端滑 源内部消耗功率P消=,2r,由,,变大,可知尸 到左端,总电阻减小,总电流增大,路端 变大,B项正确;电源的效率 =u X100%, 电压减小。与电阻串联的灯泡L 、I 电流 增大,两灯变亮;与电阻并联的灯泡k电 由 变小,可知77变小,D项错误。设R : 压降低,L,变暗。 减小, 大,而路端 Rz=R3=R,当天关S 在位置1时,R2两端电 电压 ul+ 2减小,所以(,。的变化量大于 压 : ( 为路端电压),当开关s。在 ,的变化量,选项BD正确。 j 变式2(电压表示数变化量之比)在 位置2时,R:两端电压 = ,因为u> 如图3所示电路中.闭合开关S.当滑动变 U ,所以 ,> 所以c项错误。故选项B 阻器的滑动触头P向下滑动时.四个理 正确 想电表的示数都发生变化.电表的示数 塑堡墼兰攀 翌壹±兰圭堕 46 T臻 分别用,、 l、 和 表示,电表示数变 化量的大小分别用△,、△ 、△ 和 律确定总电流的变化一局部电路的 电流、电压及电功率的变化 这里要 80 △啦示。则下列比值正确的是( A.UA不变—) 求灵活地选用公式.推导每一步都要 有确切的依据。原则为不变应万变 (先处理不变量再判断变化量),其中 田 AU—.1不变 i 乙 图5 丙 B. 变大.—AU2变大 要明确的是:①电路中不论是串联还 是并联部分.只要一个电阻的阻值变 i c.U2变大. 不变 大时,整个电路的总电阻也变大:② 电路稳定后.电容器是断路.同它串 联的电阻均可视为短路.电容器两端 1 解析(1)由图乙得 :3 ① D.U2变大AU3.变 由图甲可知当等_45, .,时,输 的电压等于同它并联电路两端的电 出功率有最大值 ② 压;③二极管正向电阻很小,导通;反 由①②可得E=6 V r=2n 向电阻视为无穷大.不导通 故n=4 (2)结论法:利用“串反并同”的 (2)当变阻器总阻值最大时,电 结论进行判断。 源的效率也最大,I ̄P0.8: .R:8D, +r 围3 量剖析直流电路的三种图象,一抽象构建“图形,,模型 (3) /m= =啬 A =48V 解析因为 ,:坐。所以当 6点: =3V,P=4.5W i △i 如图4所示,电源(E,r) 滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时 由n个电动势 均为1.5V,内阻均为ro c均不变,A项正确;t_ ̄J6--4.8 V 等= 2=尺2,滑动触头P 的电池串联所组成( n玩,r=nT0)。合 点: 击×,288 W 上开关S.变阻器的滑动头CAkA端滑 所以a、b、c、d各点的坐标为: 向下滑动咖瘴大, 变大,但 = 至曰端的过程中.电路中的一些物理 量的变化由图5甲、乙、丙三个图给 a(0.6A,4.8 V) l+厂,应不变,B项错误,c项正确; = 出.电表、导线对电路的影响不计。 b(3V,4.5W) c(4.8V,2.88W) ・帜z, -r,所以。正确。故本题 求: f1)组成电源的串联电池的个数 d(8 Q,80%) 易错警示图象中信息量大.还 ACD选项正确。 : 可及时反映动态问题.所以成为考查 感悟后面两种变化要深刻理解 (2)变阻器总阻值; 的热点.但是有些问题稍不留神就出 固定电阻和可变电阻的差异.判断时 现错误。主要表现为:(1)混淆,- 图 还要善于借助固定量判断变化量。 L———————J ’ 0= 建模除了上述几种情况外.还 A 曰 线和 _,图线(在,_ 图线中,R=cot有非理想电表的接人而改变电路的 一,斜率越大,R越小;在 -,图线 结构引起的动态变化问题:二极管单 向导电和电容器的充放电引起的变 /一 l{ 中,R=tanO=k斜 ,斜率越大,尺越大); (2)混淆部分电路的欧姆定律和闭合 化等,不管哪种,对电路的动态分析, 图4 电路的欧姆定律(区分固定导体的 首先要弄清楚一点.无论电路怎样变 图线与闭合电路欧姆定律的 _,图 化,抓住不变因素.其次要按照一定 (3)甲、乙、丙三个图上的a、b、c.d 象);(3)混淆四种功率(电源总功率 的程序进行分析 各点的坐标。(甲图为输出功率与路端 尸 =E,(消耗功率);输出功率f'输∞=【『端, (1)程序法:解题顺序为:局部电 电压关系曲线:乙图为路端电压与总 (外电路功率);电源损耗功率P内 :,2r 路某一电阻的变化一整体电路总电 电流关系曲线:丙图为电源的效率与 (内电路功率);线路损耗功率Pa损= 阻的变化一利用闭合电路的欧姆定 外电路电阻关系曲线。这里的效率指 PR线);(4)混淆固定电阻和可变电阻 电源的输出功率与总功率的比值。) 塑堡塑堂犟过 47 壹史兰圭 T 消耗的功率(当电流最大时,固定电 阻消耗的功率最大);(5)混淆电动势 A.当t=—l_s时c、d间的电压瞬 E和内阻r均不变与r变化时的差异: 置 变化・ 220x/2 sinl00 ̄rt(V),则( )1 .600 (6)混淆效率与功率(输出功率最大 l倒3 如图6所示,理想变压器 时值为110V 时效率不一定最大.当R=r.电源有最 原、副线圈的匝数比为10:1,b是原线 B.当单刀双掷开关与0连接时. 大输出功率时.效率仅为50%,所以 圈的中心抽头.电压表和电流表均为 电压袁的示数为22V 功率大并不一定效率高)。 理想电表 从某时刻开始在原线圈c、 C.当单刀双掷开关与0连接时. d两端加上交变电压.其瞬时值Ml: 滑动变阻器滑片P向上移动的过程 中.电压表和电流表的示数均变小 建模 D.当单刀双掷开关由口扳向b 类型 公式 。 强象 特馘 时.电压表和电流表的示数均变小 , - 短路R=0. 断路R=∞. ,- 图线 ,-旦R ,一旦. /=0, + 图象顶端 r 图象末端 D r U 图6 R图线 U=/R: … —一 短路R=0. 断路R=oo. +r U=0.U =E U=E.U =0 D [ 解析当拄—l_s时㈨=220V ./ 600 . sin 00'n't=220 sin O0'rrx V= E 短路R:O. 断路尺= . f/一,图线 U=E一/r \ . ,一旦.r 0 I=0,U=110、/ V,A项错误;当单刀双掷开 关与琏接时.原线圈的电压为220V. E 。1 E 所以电压表的示数为22v.B项正确: P出 当R=r时单刀双掷开关与a连接时.滑动变阻 .电源的输出功率最大 P-R图线 番R P \国 \\Pm=争, 时有两个等效电 器触头向上移动. 值变大.电压表示 数不变.电流表的示数变小.C项错 n 阻 Rl r R2 误:当单刀双掷开关由。扳向6时,根 据 =一D'1L判断, 变大,所以电压表 U2 凡2 解读 和电流表的示数均变大,D项错误。 图中为直流电源的总功率 图为某一电源的 直线A为电源0的 故本题答案为B 输出功率 和电源内部的发 路端电压与电流的关 U一,图象.直线曰为电源 、感悟变压器的动态变化起因主 热功率P随电流,变化的图线 系和电阻RI、R2的电压 6的 -,图象.直线C为 与电流的关系 电阻R的 j图象 要是线圈匝数变化或输出端的等效 电阻变化导致电流、电压、功率等量 J 9 J E 的变化。判断的关键是理清三个制 6 3约.再分别对原副线圈的电路利用上 2 \/R 。 述的程序法进行判断。所以对三个制 3 l 约的抽象建模自然就是解决本模型 rJ 一 D 1 3 2 4 6 一 f 的根本 2 建模变压器动态问题(制约问 直线0表示电源的总功率:曲 从图像看到电源 R接到。电源上.电源 线c表示电源的输出功率:电源的 的内阻为0.5 Q.所以 的输出功率(看面积)较大, 题) 最大输出功率为 =2.25W 将R1端电源输出功率最大 单独接到电源两 但电源效率较低(叼= R ) ①电压制约:当变压器原、副线 .塑堡墼兰堡堕 壹史兰生 48 T璧 圈的匝数比f\n 1一定时,输出电压 '』 偏振片p由图示位置转动90 ̄的过程 由输入电压决定,即 旦 ,可简述 nl 为“原制约副”: ; 簿 r一 中,透过偏振片p的光逐渐减弱,则照 射到光敏电阻R的光的强度逐渐减 弱,因光敏电阻的阻值随光的强度的 减弱而增大,则由电路图可知,电路 ②电流制约:当变压器原、副线j l 圈的匝数比f 1一定,且输入电压 \n2/ 确定时,原线圈中的电流, 由副线圈 中的输出电流,2决定,即,l=垦 ,可简中的总电阻增大.由闭合电路的欧姆 定律可知,电路中的总电流减小.则 内电压减小.路端电压增大.即电压 !表的示数变大;由欧姆定律可知,R: n1 述为“副制约原”: ③负载制约:变压器副线圈中的 功率P2由用户负载决定, P 2+ ; ……;原线圈的输入功率Pl: ,简述 为“副制约原” 特例:当变压器空载时(即负载 电阻R=。。),输出功率为零,输入电流 为零,输入功率也为零。当副线圈短 路时(即负载电阻R--0).输出电流为 无穷大.则输入电流也是无穷大.使 ;原线圈处于“短路”状态 ;解读变压器的动态变化问题不 仅在变压器中考查很多.在实际应用 j中也极为频繁. ̄n2009年海南高考卷 中提到“输入端频率变化.电压表读 数变化问题”等 而对于较高级的应 用就是典型的远距离输电.理解“输i 电”主要理清三个回路,即升压回路、 输送回路、降压回路的特点和它们之 间的联系。要善于用上述的制约关系 处理动态问题.例如用电高峰期.随i 用电器总功率的增加将导致怎样的 变化? 配套练习 1.压电陶瓷是一种力电传感器, 其P、p两端电压随所受压力的增大而 ; 增大 有位同学利用压电陶瓷设计了 一种判断小车运动状态的装置.其工 {作原理如图7甲所示.将压电陶瓷和 一块挡板固定在绝缘小车上,中间放 置一个绝缘重球.它的直径略小于陶 : 瓷与挡板间的距离。小车向右做直线 运动过程中.电压表示数如图7乙所 示.下列判断中正确的是( ) 塑堡墼兰堡过 壹生兰圭堕 — 49 — 两端的电压减小,则 ,两端的电压增 大,所以电流表的示数变大。 3.调压变压器是一种自耦变压 器,它的构造如图9所示。线圈AB绕 在一个圆环形的铁芯上.CD之间加 上输入电压.转动滑动触头尸就可以 调节输出电压 图中A为交流电流表. V为交流电压表, 。、 :为定值电阻, R 为滑动变阻器,CD两端接恒压交 流电源,变压器可视为理想变压器。 则( ) C 图9 A.当滑动触头P逆时针转动时. 电流表读数变大.电压表读数变大 B.当滑动触头胜时针转动时. 电流表读数变小.电压表读数变大 C.当滑动变阻器滑动触头向下 滑动时.电流表读数变小.电压表读 数变大 D.当滑动变阻器滑动触头向下 滑动时。电流表读数变大,电压表读 数变小 提示AD触头P逆时针转动 时,副线圈的匝数增多,根据 = U2 n2 得到 增加,所以电压表读数变大, 电流表读数变大.A项正确,B项错 误:当滑动变阻器滑动触头向下滑动 时, 变,但是副线圈输出端总电 阻是减小的.根据分压原理电压表读 数减小.总电流是增加的.电流表读 数应该变大,D项正确。