074电路的动态分析 精讲精练-2022届高三物理一轮复习疑难突破微专题
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2025-01-03
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074 闭合电路的电流、电压、功率与能量动态分析
一.必备知识精华
1．电动势
(1)定义：电源内部非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
(2)表达式：
E
＝。
(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量。
(4)特点：由非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。
2．内阻：电源内部也存在电阻，叫作电源的内阻，常用
r
表示，它是电源的另一重要参
数。
3．闭合电路的欧姆定律
(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)公式
①
I
＝(只适用于纯电阻电路)；
②
E
＝
U
外＋
U
内(适用于所有电路)。
4．路端电压与负载的关系
一般情况
U
＝
IR
＝·
R
＝当
R
增大时，
U
增大
特殊情况 ① 当外电路断开时，
I
＝0，
U
＝
E
② 当电源两端短路时，
I
＝，
U
＝0
5．路端电压跟电流的关系
(1)关系式：
U
＝
E
－
Ir
。
(2)用图像表示如图所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值
为电源的内阻。
6．电路的功率和效率
(1)电源的功率
P
总＝
EI
。
(2)电源内部损耗功率
P
内＝
I
2
r
。
(3)电源的输出功率
P
出＝
UI
。
A.定值电阻的功率：
P
定＝
I
2
R
R
为定值电阻，
P
定只与电流有关系，当
R
外最大时，
I
最小，
P
定最小，当
R
外最小时，
I
最
大，
P
定最大。
B. 对纯电阻电路，则有：
P
出＝
I
2
R
＝＝。
由上式可以看出
1 / 13
074 闭合电路的电流、电压、功率与能量动态分析
① 当
R
＝
r
时，电源的输出功率最大，
P
m＝。
② 当
R
>
r
时，随着
R
的增大输出功率越来越小。
③ 当
R
<
r
时，随着
R
的增大输出功率越来越大。
④ 当
P
出<
P
m时，每个输出功率对应两个可能的外电阻
R
1和
R
2，且
R
1·
R
2＝
r
2。
⑤
P
出与
R
的关系如图所示。
利用等效思想，把除变化电阻之外的其他的定值电阻等效成电源的内阻
r
′，则变化电
阻的功率即为等效以后的电源的输出功率，即当
R
变＝
r
′时，
P
变有最大值。
C.外电路不管是纯电阻电路还是非纯电阻电路，则有：
P
出＝（E-U）U/r， U=E/2 时，输出功率最大。
P
m＝
或者
P
出＝I（E-Ir）,I=E/2r 时，输出功率最大。
P
m＝
(4)电源的效率
η
＝×100%＝×100%。
A.任意电路
η
＝×100%＝×100%
B.纯电阻电路
η
＝×100%＝×100%
因此
R
越大，
η
越大；当
R
＝
r
时，电源有最大输出功率，效率仅为 50%。
7．判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大； 若开关的通、断使并联
的支路增多时，电路的总电阻减小。
(3)在如图甲所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段
R
并与用电
器并联，另一段
R
串与并联部分串联。
A
、
B
两端的总电阻与
R
串的变化趋势一致。
(4)在一个定值电阻
R
和一个可变电阻
R
0组成的如图乙所示的电路中，若
R
0≥
R
，则当两
个并联支路的电阻值相等时，
a
、
b
两端的总电阻最大；若
R
0<
R
，则两支路电阻值越接近 ，
a
、
b
间的总电阻越大。即“阻差小，总阻大；阻差大，总阻小”。
8．电路动态分析的方法
(1)程序法
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074 闭合电路的电流、电压、功率与能量动态分析
电路结构的变化→
R
的变化→
R
总的变化→
I
总的变化→
U
端的变化→固定支路→变化支路。
(2)“串反并同”结论法
① 所谓“串反”，即某一电阻增大时，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，反之则增大。
② 所谓“并同”，即某一电阻增大时，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，反之则减小。
即：←
R
↑→
(3)极限法
对于因滑动变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可分析将滑动变阻器的滑片分别滑
至两个极端情况，此时还要注意滑片移动引起的电路变化是否是单调变化，滑片移动过程中
是否有极值情况出现。
(4)特殊值法
对于某些电路问题，可以代入特殊值进行判定，从而得出结论。
9.电路动态分析的一般步骤
(1)弄清局部电路变化所引起的局部电路电阻的变化。
(2)根据局部电路电阻的变化，确定整个电路的外电阻如何变化。
(3)根据闭合电路欧姆定律
I
总＝，确定电路总电流如何变化。
(4)由
U
内＝
I
总
r
确定电源内电压如何变化。
(5)由
U
＝
E
－
U
内确定路端电压如何变化。
(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化。
二.典型例题：
题型一：部分电路中的电流、电压及功率变化
例1 如图所示电路，当滑动变阻器
R
1的滑片向上滑动时，下列说法正确的是( )
A．
R
2的功率增大
B．
R
3两端的电压减小
C．电流表的示数变大
D．
R
1的电流增大
思维引导：(1)判断电路结构常用哪些方法？
提示：电流路径法、节点法。
(2)试画出等效电路图。
提示：
答案：C。
解析：当滑动变阻器
R
1的滑片向上滑动时，其接入电 路 的 电 阻
增大，外电路总电阻增大，则干路电流
I
减小，路端电压
U
增大，
R
3两端的电压等于路端电
压，则
R
3两端的电压增大，通过
R
3的电流
I
3增大，通过
R
2的电流
I
2＝
I
－
I
3，
I
减小，
I
3增大，
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摘要：
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074闭合电路的电流、电压、功率与能量动态分析一.必备知识精华 1．电动势(1)定义：电源内部非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。(2)表达式：E＝。(3)物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量。(4)特点：由非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关。2．内阻：电源内部也存在电阻，叫作电源的内阻，常用r表示，它是电源的另一重要参数。3．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式①I＝(只适用于纯电阻电路)；②E＝U外＋U内(适用于所有电路)。4．路端电压与负载的关系一般情况U＝IR＝·R＝当R...
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