一輪複習:電路動態分析的增量比值問題

小牛物理 發佈 2022-12-30T17:08:07.904372+00:00

對於直流電路動態分析的U/△I類型,掌握以下五點。

對於直流電路動態分析的U/△I類型,掌握以下五點。

①定值電阻:R=U/I=△U/△I

②變化電阻:R=U/I≠△U/△I

閉合電路中,E=U內+U外,△E=△U內+△U外=0

電源內部:|△U內/△I|=r

若外電阻變化:

|△U外/△I|=|(0-△U內)/△I|=r

⑤電源外特性方程U=E-Ir

方法:寫出U和I的函數關係

例題:在如圖所示的電路中,

電源電壓保持不變,R為定值電阻.閉合開關時,電壓表的示數為2V.當滑片向左移動一段距離時,電壓表的示數變為5V,此過程中電流表的示數變化了0.6A.則定值電阻的電功率變化了(D)

A.1.2W B.1.8W C.3.0W D.4.2W

☞R為定值電阻,R=U/I=△U/△I=3V/0.6A=5Ω。

例題:如圖所示的電路中,

電源電動勢為E,內阻為r,當滑動變阻器R,滑動端向右滑動後,理想電流表A₁、A₂,的示數變化量的絕對值分別為△I₁、△I₂,理想電壓表示數變化量的絕對值為△U,下列說法中正確的是(BC)

A.電壓表V的示數減小

B.電流表A₂的示數變小

C.△U與△I₁,比值一定小於電源內阻r

D.△U與△I₂,比值一定小於電源內阻r

【解析】化簡電路

方法一:解析法

或者:

U+U內=E,

△U+△U內=△E=0,

△U/△I₂+△U內/△I₂=0,

即:△U₂/△I₂+r=0,

|△U₂/△I|=r

方法二:等效電源法

【拓展】幹路上加一個電阻R₃。


例題:在如圖甲的電路中,R₁是可變電阻,R₂是定值電阻,電源內阻不計。實驗時調節R₁的阻值,得到各組電壓表和電流表數據,用這些數據在坐標紙上描點、擬合,作出的U-I圖像如圖乙中AB所示。

(1)圖乙中a、b、AB的斜率各等於多少?

(2)結合圖甲,說明a、b、AB的斜率各表示什麼物理量。

例題:如圖所示,

平行金屬板中帶電質點P原處於靜止狀態,不考慮電流表和電壓表對電路的影響,選地面的電勢為零,當滑動變阻器R₄的滑片向b端移動時,下列說法正確的是(D)

A.電壓表讀數減小

B.帶電質點P的電勢能減小

C.電源的效率變高

D.若電壓表、電流表的示數變化量分別為△U和△I,則|△U/△I|<r+R₁

例題:如圖甲所示電路中,

電源電動勢為E,內阻為r,R₁為滑動變阻器,R₂為定值電阻,閉合開關S,當滑動變阻器的滑動觸頭P滑動的過程中,四個理想電錶的示數都發生變化,圖乙中三條圖線分別表示了三個電壓表示數隨電流表示數變化的情況,則說法正確的是()

A.圖線a表示的是電壓表V₁的示數隨電流表示數變化的情況

B.圖線b表示的是電壓表V₂的示數隨電流表示數變化的情況

C.圖線c表示的是電壓表V₂的示數隨電流表示數變化的情況

D.此過程中電壓表V₃示數的變化量△U₃和電流表示數變化量△I的比值絕對值變大

例題:如圖所示的電路中,

電源電動勢為E,內阻為r.開關S閉合後,將滑動變阻器的滑片向下滑動,理想電壓表V₁、V₂示數分別為U₁、U₂,示數變化量的絕對值分別為△U₁、△U₂,理想電流表A₁、A₂示數分別為I₁、I₂,示數變化量的絕對值為△I₁、△I₂,則()

A.A₂的示數I₂增大

B.V₂的示數U₂增大

C.△U₁小於△U₂

D.U₂/I₁和△U₂/△I₁都變小

【解析】A、B選項可由「串反並同」法求解.由電路分析可知,電流表A₁、電流表A₂,與滑動變阻器為串聯關係,而電壓表V₁與電阻R₁並聯測量其兩端電壓,從電路連接方式來看電壓表V₁與滑動變阻器也為串聯關係,由「串反」可知,滑片向下滑動,滑動變阻器接入電路中的阻值變小,電壓表V₁、電流表A₁、電流表A₂的示數U₁、I₁、I₂都增大.

C選項:U₁+U₂+U內=E

得到△U₁+△U₂+△U內=0

R減小,U₂減小,△U₂<0;

而U₁增大,△U₁>0;

U內也增大,△U內>0.

因此△U₂小於△U₁.

D選項:U₂為R和R₂兩端電壓,I₁為R和R₂的電流之和。

把R和R₂看作一個整體,因此U₂/I₁為R和R₂的並聯電阻。R減小,R和R₂的並聯電阻減小。

△U₁/△I₁+△U₂/△I₁+△U內/△I₁=0

△U₁/△I₁=R₁(定值電阻)

△U內/△I₁=r(定值電阻)

所以△U₂/△I₁=r+R₁,不變。

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