时串并联电路焦耳定律.pptx

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1、2.并联电路特点(1)等效电阻:(2)各支路电压相等:(3)分流原理:(4)电路中的总电流:I=(5)功率分配:U=U1=U2=UnI1R1=I2R2=InRnI1+I2+InP1R1=P2R2=PnRn第1页/共58页二、电功、电功率、电热1.电功 (1)定义:导体中的恒定电场对自由电荷的 做的功.(2)公式:W=qU=(适用于任何电路).(3)实质:转化为其他形式能的过程.2.电功率 (1)定义:电流在一段电路上做功的功率P等于电 流I与这段电路两端的电压U的乘积,表示电流做 功的 .(2)公式:P=W/t=(适用于任何电路).静电力IUt电能快慢IU第2页/共58页3.电热:电流流过导体

2、产生的热量.由 定律来 计算,.4.热功率:单位时间内的发热量,表达式为:=.名师点拨首先要区分电路是否为纯电阻电路,选取恰当的功率表达式来计算;其次要认真判断题目要求的是电功还是电热.焦耳第3页/共58页热点聚集热点一 串并联电路1.几个常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的 总电阻.(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电 阻,且小于其中最小的电阻.(3)n个相同的电阻并联,总电阻等于其中一个电 阻的 即:R总=R.(4)两个电阻并联时的总电阻R=,当其中任 一个增大或减小时总电阻也随之增大或减小.第4页/共58页 (5)多个电阻并联时,其中任一个电阻增大或减小,总电

3、阻也随之增大或减小.2.等效电路 (1)电路的等效原则 无电流的支路除去;电势相等的各点合并;理想电流表可认为短路,理想电压表可认为断 路;电压稳定时,电容器可认为断路;在电路 中,若只有一处接地线,只影响电路中各点的电势 值,不影响电路结构;若电路中有两点或两点以上 的接地线,除了影响电路中各点的电势外,还改变 电路结构,接地点之间认为是接在同一点.第5页/共58页(2)电路等效的常用方法电流分支法:先将各节点标上字母,判定各支路元件的电流方向,按电流流向,自左向右将各元件、节点、分支逐一画出,加工整理即可.等势点排列法:标出节点字母,判断出各节点电势的高低,将各节点按电势高低自左向右排列,

4、再将各节点间的支路画出,然后加工整理即可.第6页/共58页热点二 电表的改装1.把电流表G改装成电压表 (1)电流表改装成电压表的原理:将电流表的示数根据欧姆定律Ug =IgRg换算成电压值,可直接用于 测电压,只是量程Ug很小.如果给 小量程电流表串联一个分压电阻,就可以用来量度较大的电压.因此 电压表实际上就是一个串联了分压电阻的电流表,如图1所示.图1第7页/共58页(2)分压电阻的计算:由U=IgRg+IgR解得 ,因为电压扩大量程的倍数n=,所以R=(n-1)Rg.需要说明的是,通过表头的满偏电流并没有改变,加在表头两端的最大电压也没有改变,仍是Ug=IgRg,但改装成的电压表的最大

5、电压增大了,所以表的刻度盘要改换,原来是0IgRg,现在要换成0IgRg+IgR,即每个刻度处的电流数要换成对应的总电压数IRg+IR.第8页/共58页2.把电流表G改装成大量程电流表 (1)电流表改装的原理:给小量程 电流表并联一个分流电阻,就可以 用来量度较大的电流,即扩大了电 流表的量程,如图2所示.(2)分流电阻的计算 由并联电路的特点Ug=IgRg=(I-Ig)R,解得 ,因为电流扩大量程的倍 数n=,所以R=.与改装电压表一样,刻度图2第9页/共58页盘也要由原来指示的通过电流表G的电流换成指示电流表A的电流.电压表改装后,正确使用它测电压时,发现测量值总是偏小,出现这种情况的原因

6、是什么?串入的分压电阻偏大造成的,应给分压电阻并联一个大电阻加以修正.交流与思考提示:第10页/共58页热点三 电功与电热的关系 电功是电场力对自由电荷所做的功,其大小等于电 能转化为其他形式能量的多少,是电能转化为其他 形式能的总和.电热是转化为内能的电能,一般是电 功的一部分.1.在由白炽灯、电炉等组成的纯电阻电路中,电功等 于电热.计算时可选用下列公式中的任一形式W=Q=Pt=UIt=I2Rt=.2.在非纯电阻电路(含有电动机、电解槽等)中消耗 的电能除转化成内能外,还转化成机械能(如电动 机)或化学能(如电解槽),即电动机W=E机+Q或 UIt=E机+I2Rt,电解槽W=E化+Q或UI

7、t=E化+I2Rt,此时 WQ.第11页/共58页 在非纯电阻电路中,既不能表示电功,也不能表示电热,它是无意义的.3.功率 (1)纯电阻电路:P=I2R和P=既为电功率,也为 热功率.(2)非纯电阻电路:P=UI为电功率,P=I2R为热功 率,无意义.有电动机的电路一定是非纯电阻电 路吗?在非纯电阻电路中欧姆定律是否成立?交流与思考第12页/共58页提示:不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路,当电动机不转动时,仍为纯电阻电路,欧姆定律仍适用,电能全部转化为内能.只有在电动机转动时才为非纯电阻电路,UIR,欧姆定律不能适用,此时大部分电能转化为机械能.第13页/共58页题型1 恒定电路中电

8、势的确定方法【例1】如图3所示的电路中,R1=3 k,R2=2 k,R3=1.5 k,R4=1 k,R5=2 k,b处接地,干路电流I=9 mA.(1)当S断开时,c、d处电势各为多少?(2)当S闭合时,通过R1的电流I1=4 mA,干路电流I不 变,则通过R2、R3、R4的电流各为多少?c点的电势 为多少?图3题型探究第14页/共58页解析(1)S断开时,由于R1+R4=R2+R5=4 k,因此两支路电流均为I=4.5 mA,所以Uac=IR1=13.5 V,Uab=IR2=9.0 V c=Uab-Uac=-4.5 V d=-Ubd=-IR5=-9.0 V(2)S闭合时,通过R2的电流I2=

9、I-I1=5 mA,所以Uac=I1R1=12 V,Uab=I2R2=10 V则Ubc=Uac-Uab=2 V,c=-Ubc=-2 V通过R3的电流I3=mA,方向自下而上通过R4的电流I4=I1+I3=mA第15页/共58页答案 (1)-4.5 V -9.0 V(2)5 mA mA mA -2 V 分析电路中各点电势的一般方法是:(1)根据电路结构确定各部分电路的电流方向和大小.(2)由于电流流过电阻会产生电势降落,根据部分电路欧姆定律确定某部分电路的电势差.(3)由电路本身确定的或人为假设的基准电势点,利用电势降落与电阻或基准点的关系分析确定研究点的电势.方法提炼第16页/共58页变式练习

10、1 如图4所示电路中,R1=5,R2=7,R3=8,R4=10,R5=10,C=20 F,A、B两端电压U=15 V,不计电表内阻对电路的影响.求(1)电流表和电压表的示数.(2)电容器C所带的电量.图4第17页/共58页解析 (1)由于电流表短路和电压表断路,可知R2、R3、R4串联后与R1并联,R5上无电流等效为导线.流过电流表的示数为电压表的示数等于R4上的电压,大小为第18页/共58页(2)电容器C两端的电压等于电阻R2和R3上的电压之和,电容器所带的电荷量为Q=C (R2+R3)=2010-6 (7+8)C=1.810-4 C答案 (1)3.6 A 6 V (2)1.810-4 C第

11、19页/共58页题型2 用电器正常工作的分析方法【例2】如图5所示电路中E为电源,其电动势E=9.0 V,内阻可忽略不 计;AB为滑动变阻器,其电阻R=30;L为一小灯泡,其额定电压 U=6.0 V,额定功率P=1.8 W;S为开关.开始时滑动 变阻器的触头位于B端,现在接通开关S,然后将触 头缓慢地向A端滑动,当到达某一位置C处时,小灯 泡刚好正常发光.则CB之间的电阻应为 ()A.10 B.20 C.15 D.5 图5第20页/共58页解析 本题考查串联电路的特点及额定电压、额定功率与电阻的关系.关键是对额定电压、额定功率概念的理解,明确滑动变阻器哪一段电阻接入了电路.灯泡的工作电流I=A

12、=0.3 A此时AC间电阻R1=10 故CB间电阻R2=R-R1=20 故B选项正确.答案 B第21页/共58页规律总结 用电器正常工作的条件:(1)用电器两端的实际电压等于其额定电压.(2)用电器中的实际电流等于其额定电流.(3)用电器的实际电功率等于其额定功率.如果以上三个条件中的任何一个得到满足,其余两个条件必定同时满足.第22页/共58页变式练习2 如下图所示,额定电压都是110 V,额定功率PA=100 W,PB=40 W的两灯泡,接在220 V电路上使用,使电灯能够正常发光,且电路中消耗电能最小的电路是哪一个 ()第23页/共58页解析 根据P=知R=,按题目已知PAPB,则RAR

13、B.对于A、B电路,B的电压大于A的电压,B灯将烧毁,两灯不能正常发光,故本题A、B均错.C电路中通过变阻器调节,可使左右两部分电阻相等,即均在110 V额定电压下工作而正常发光,P总=2PA=200 W.D电路中若通过变阻器调节,左右两部分电阻也可能相等,保证A、B两灯均在110 V下工作而正常发光,易知P总=2(PA+PB)=280 W,故C对，D错.答案 C第24页/共58页题型3 非纯电阻电路的分析【例3】有一个小型直流电动机,把它接入电压为U1=0.2 V的电路中时,电机不转,测得流过电动机的电流是I1=0.4 A;若把电动机接入U2=2.0 V的电路中,电动机正常工作,工作电流是I

14、2=1.0 A.求电动机正常工作时的输出功率多大?如果在电动机正常工作时,转子突然被卡住,此时电动机的发热功率是多大?第25页/共58页思路点拨 解答本题时,应把握以下两点:(1)当电动机不转时,电动机为纯电阻R=,P热=UI.(2)当电动机转动时,电动机为非纯电阻,R ,P热=I2RRD,这时电阻器RD两端的电压UD ,电阻R1两端的电压U1 ,由电功率计算式综合比较得出,A、B、D错误,C正确.答案 C第50页/共58页6.用一个标有“12 V,24 W”的 灯泡做实验,测得灯丝电阻随 灯泡两端电压变化关系图象如 图12所示.(1)在正常发光条件下,灯泡的电功率为多大?(2)设灯丝电阻与绝

15、对温度成正比,室温为300 K,求正常发光条件下灯丝的温度.(3)将一定值电阻与灯泡串联后接到20 V电压上,要使灯泡能正常发光,串联的电阻为多大?(4)当合上开关后,需要0.5 s灯泡才能达到正常 亮度,为什么这时电流比开始时小?计算电流的最 大值.图12第51页/共58页解析 (1)由图知,正常发光时R=8,由P=18 W.(2)由图知,室温时电阻R=1,由 ,得T=2 400 K.(3)串联电路电压分配与电阻成正比,得Rx=5.33.(4)刚合上开关灯未正常发光,温度低,电阻小,电流大,Im=12 A.答案 (1)18 W (2)2 400 K (3)5.33 (4)刚合上开关灯未正常发

16、光,温度低,电阻小,电流大12 A第52页/共58页7.如图13所示为摩托车转向灯电路,S为转向开关,它是三掷开关.D为转向指示灯(装在仪表内).RD1、RD2为前后两个右转向灯,LD1、LD2为前后两个左转向灯.已知电源电压为6 V,内阻不计,四只转向灯用“6 V,15 W”的灯泡,D用“6 V,1 W”的小灯泡.试判断 图13第53页/共58页(1)当转向开关S与1连通时电路中各灯的发光情况?要求通过计算说明.(2)该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转向灯发光情况有何区别?在电路的什么位置安装什么器件(或说出器件的功能),可以使转向灯的发光与实际情况相符.解析 (1)转向开关S与1连通

17、时电路中各灯的发光情况:前后右转向灯RD1、RD2正常发光,指示灯D正常发光,左指示灯很小不发光.转向灯电阻R1=2.4 指示灯电阻R2=36 第54页/共58页每只右转向灯均获得6 V电压,正常发光.每只左转向灯获得电压U1=0.2 V,远小于正常发光电压6 V,所以不能发光.指示灯获得电压U2=5.8 V,接近正常发光电压6 V,基本上正常发光.第55页/共58页(2)该电路中转向灯发光时的情况与实际摩托车转向灯发光情况的区别是不能闪烁发光.在电路的干路位置安装电磁继电器(使电路不断断开闭合的功能),可以使转向灯的发光与实际情况相符.答案 见解析第56页/共58页反思总结返回 第57页/共58页谢谢您的观看！第58页/共58页