高中物理動態電路分析 高中物理動態電路分析 -CAL--(-YICAI) -CAL--(-YICAI) 高中物理模型組合講解 - 電路的動態變化模型 2011年高中物理模型組合講解- 電路動態變化模型2011 [模型概述] [模型概述] “電路動態變化”模型是指電路中局部電路的變化引起的電流或電壓的變化。 “電路動態變化”模型是指電路中局部電路的變化引起電流的變化。 或者是電壓變化，由變阻器的變化、電鑰匙的閉合和斷開、變壓器的匝數等引起。無論哪種變化，變化的原因都是變阻器的閉合和斷開、電鑰匙、變壓器的匝數等，無論什么樣的變化，判斷的思路都是固定的，而這個固定的判斷思路就是一個模型。 化之后，判斷的思路是固定的，這個固定的判斷思路就是一個模型。 [模型說明] [模型說明] 一、直流電路的動態變化 1.直流電路的動態變化 1.1． 直流電路動態變化引起的儀表讀數變化 直流電路動態變化引起儀表讀數變化的問題 1.1P1.1P 例如圖中所示電路，當滑動變阻器的滑板運動到向左，每個米（每個電表）都向左移動。 未考慮儀表內阻對電路的影響。 指示如何變化？ 為什么儀表的指示會改變？ 未考慮內阻對電路的影響。 動態分析分析的指示如何：這是一個局部變化影響整體閉路歐姆定律應用的動態分析問題。
對于此類問題，可以按照以下步驟進行：首先弄清楚外部電路的串并聯關系，然后進行問題劃分。 對于此類問題，可以按照以下步驟進行：首先弄清楚外電路的串并聯關系，根據EE確定閉路電流強度如何變化； 然后分析外部電路的總電阻如何變化； 確定閉合電路的電流強度如何變化。 ; 然后分析外電路總電阻如何變化； 由 II = = R rR + r+ 確定電路端電壓的變化； 最后利用部分電路的歐姆定律和UE Ir來確定電路端電壓的變化； 最后利用歐姆定律UIR和UE IrU IR??????電路的分流和分壓原理討論各部分電阻的電流和電壓變化。 分流分壓原理討論了電阻各部分的電流和電壓變化。 EEI減小高中物理模型之電路的動態變化模型，即根據IR減小，減小，根據RR減小，當滑塊向左滑動時，R確定總電流增大。 當滑塊向左滑動時，?判斷總電流增加 P?P 總 總 總 3 Total 3R rR + + 總指示增加； 如果較大，則指示增大； 如果較大，則從內向外判斷AA11的端電壓。 根據AA11端子電壓，隨著AA11端子電壓減小，指示減小； 判斷是由內而外的。 根據UE Ir，電路端電壓降低，指示數減少； UE Ir????VV22，因此增大，指示數增大； 因為有UI R，所以增加，指示數也增加。 大的; UI RUV→UV→?R?R11總計1總計，所以減少，顯示減少；，所以減少，顯示減少； UU UUV 為并聯支路，UU UUV 為并聯支路，? ? ? ?，有I2，所以減小，示值減小。
是的，有我，所以減少了，數量也減少了。 對??RR22的點評：從這題的分析可以看出，在閉合電路中，只要外部電路中出現一定的電阻。 點評：從這道題的分析可以看出，在閉合電路中，只要外部電路中出現一定的電阻。 變化。 此時，外部電路中除電源電動勢、內阻和定值電阻外，其他不變。 此時，外部電路中除了電源電動勢、內阻和定值電阻外，其他保持不變。 例如主電路中的電流以及各支路中電流、電壓的分布，導致功率的分配等都與原電路中的電流以及各支路中電流、電壓的分布相同，從而實現功率的分配。 原來的區別可以說是“一招牽一發而動全身”。 需要注意電路中各量的同質性和同時對應性。 對應，因此應將其作為新電路進行分析。 解題思路是局部電路→整體電路→局部電路，應將其作為一個新電路來分析。 解題思路是局部電路→整體電路→局部電路。 原則是無論變化如何適應變化（先處理不變量，然后判斷變化）。 原則是應對不斷的變化（先處理常量，再判斷變化）。 直流電路動態變化引起的功能和圖像問題 直流電路動態變化引起的功能和圖像問題 2.2． 例如，用伏安法測量干電池的電動勢和內阻。 伏安圖如圖所示。 根據該示例，使用伏安法來測量干電池的電動勢和內阻。 伏安圖像如圖所示。 根據2.2回答。 圖：根據圖回答：（）干電池的電動勢和內阻有多大？ () 干電池的電動勢和內阻是多少？ 11 () 圖中該點對應的外部電路的電阻是多少？ 此時內部熱耗電量是多少？ () 圖中該點對應的外部電路的電阻是多少？ 此時內部熱耗電量是多少？ 2a2a()曲線圖上兩點對應的外電路電阻之比為多少，對應的輸出功率比為()。 圖中兩點對應的外電路電阻之比為多少，對應的輸出功率比為3a b3a b。 () ) 本次實驗中，電源的最大輸出功率是多少？ () 在這個實驗中，電源的最大輸出功率是多少？ 4433 圖22 分析： 分析：當（）開路時，（）的電路端電壓就是電源電動勢。 因此，當內阻（）開路時，（）的電路端電壓就是電源電動勢。 因此，EV、內阻 1I=0EV1I=01.5 ?1.5?EE 1.51.5 r r0.20.2 ? ? ?? ? ? ? ?? ?II7.57.5 短期也可以通過斜率的絕對值來確定也可以通過圖形斜率的絕對值來確定，即內阻。 電阻，有： 1.5 1.01.5 ?1.0? r r0.2 0.2 ??? ? ??? ?2.52.5UU1.01.0aRa () 該點對應外部電阻 R () 該點對應外部電阻0.40.4 2 a2 a? ? ?? ?? ? ?? ?aaII 2.52.5aa 此時電源內部的熱功耗： 此時電源內部的熱功耗： 22 PI 2 r 2WW PI r 2.5 0.2W 1.25W2.5 0.2 1.25? ?? ?? ??? rara 也可以從面積差中求出： 也可以從面積差中求出： PIEI UWW PIEIU 2.5 (1.5 1.0)W 1.25W2。 5 (1.5 1.0) 1.25 = ?? ? ??? ?? ? ?? r aa ar aa aRR1.0 / 2.5 41.0 / 2.5? 4?a () 電阻比：a () 電阻比：=? 3? ? 3RR0.5 / 5.0 10.5 / 5.0? 1b?bPPW1.0 2.5W 11.0 ?2.51?a 輸出功率比： a 輸出功率比： ?? ?? PWP 0.5 5.0W 10.5 ?5.01?, () 最大輸出當內外電阻相等時，出現電源的最大輸出功率，此時電路截止 電壓，() 內外電阻相等時，出現電源的最大輸出功率。 此時電路端電壓UU=4=.5 7.5短1.5 7.5短，故最大輸出功率I，故最大輸出功率主電路電流I 主電路電流 ??? ??? ?? 2.812.81m out m out 222 22 22E 2EP 當然直接用P計算或者從對稱性求乘積（對應圖上的面積）。 當然直接用?計算或者從對稱性求。 乘積?IUmIU的最大值（對應于曲線上的面積）是r4r4中的m，也可以求得。
最大值，這個值也能找到。 點評：使用標題給出的圖片回答問題時，首先應該認識圖形（從對應的值、斜率、截距、面積、橫縱坐標等表示的物理量），理解物理意義圖像和描述的物理過程的含義：面積、橫縱坐標表示的物理量等），理解圖像和描述的物理過程的物理意義：從-圖像中，斜率代表內阻，外部電阻為圖形上一點的縱坐標與橫坐標的比值。 如圖所示，斜率代表內阻。 外部電阻是圖表上一點的縱坐標與橫坐標的比值。 U IE=1.5VU IE=1.5V值； 當電源內外阻相等時，電源輸出功率最大。 價值; 當電源內外阻相等時，電源輸出功率最大。 2、交流電路的動態變化 2、交流電路的動態變化 例如，圖中所示為一個理想變壓器，單刀雙擲開關是滑動變阻器的滑動。 例如，圖中所示為理想變壓器，單刀雙擲開關為滑動式3SP3.3SP3。 滑動變阻器的 為施加在初級線圈兩端的電壓， 為初級線圈中的電流強度，則 ( ) 為施加在初級線圈兩端的電壓， 為初級線圈中的電流強度，則( )UI接觸Head，UI接觸，1111保持位置不變。 當從接近到到時，會增加以保持倉位不變。 當從接近到時，增加 UIUIA.PS abA.1 PS ab111 保持位置不變，從接近到，功耗減小并保持位置不變，從接近到，功耗減小 UUB.PS baRB.P1S baR1不變，收在該位置，向上滑動，會增加 大會保持不變，如果增加，則會增加。 UIUIC.SaPC。 如果增加的話，位置也會增加。 如果增加的話，就會增加。 ，將增加UIUID.PSAD。 圖11 12減少，可以看到增加，2相應增加減少，可以看到增加，也相應增加 nUP分析：從組合的時間來看，nUP分析：從組合的時間來看，= S ab??S ab122 = 22 2，從而增大，可見該選項是正確的。
結合起來高中物理模型之電路的動態變化模型，從而增大，可見該選項是正確的。 當P PP I UI 之和較大，且PPP I UI較大時，AS b=AS b=1 21 1 111 21 1 11 會減小，可見該選項也是正確的。 向上滑動，P會縮小，可見，選項正確。 向上滑動時，與上述情況相反，P到達，與上述情況相反，2U22減小，因而減小，可見選項為P減小，因而減小，可見選項為PP PPU II ，當PPPU II增大，C?? 、?CR???R21 2 11 1121 2 11 增大，從 可以看出，2 相應增大； 大，相應增加； UUI 錯誤。 當UUI錯誤時。 當可以看到 ???? In In 1 2 1 2 也增加時，則該選項是正確的。 可見如果也增加的話該選項是正確的。 IIDD==11 I n I n 2 1 2 1說明：處理此類問題時，關鍵是區分變量和不變量，并明確理想的變換器。 說明：處理此類問題時，關鍵是區分變量和不變量。 不變量，闡明在理想變壓器中，它是由總匝數比決定的； 由總負載電阻決定； 它由總匝數比決定。
由總匝數比確定； 由總負載電阻確定； 由總匝數比確定。 UUI UI I UUI UI I 21221 2 21221 2 摘要：變壓器動態問題（約束問題） 摘要：變壓器動態問題（約束問題） nn11 由輸入 U 控制，由輸入 ① 電壓控制：當變壓器原、副邊線圈一定，輸出電壓U ① 電壓控制：當變壓器原、副邊線圈匝數比()一定時，輸出電壓( ) Un U2 1U2 1 可簡述為“主要對照對”。 輸入電壓由U決定，可以簡單描述為“原控制副”。 輸入電壓確定，即??確定U。 ②電流限制：當變壓器原、次級線圈匝數比一定時，輸入電壓U時。 ②電流限制：當變壓器原、次級線圈匝數比一定時。變壓器的次級線圈 ( ) 是恒定的，輸入電壓 ( ) In I2 2I2 2 由次級線圈中的輸出電流即 I 決定，可以簡單地描述為由 中的輸出電流決定次級線圈，即可以簡單地描述為 當 II 時，初級線圈中的電流 當 II 時，初級線圈 中的電流 =“副約束”。 “副約束”。 由用戶負載決定，P由用戶負載決定， ③負載控制：變壓器次級線圈中的功率P ③負載控制：變壓器次級線圈中的功率22...； 初級線圈的輸入功率簡稱為“次級控制源”。
購買力平價……； 初級線圈的輸入功率PP簡稱為“次級約束源”。 PPPP P???? 2 ???? 21 2121 2 負 1 負 2 負 負 66R 特殊情況：當變壓器空載（即負載電阻 R）時，輸出功率為零，輸入電流為零。 特殊情況：變壓器空載時（即負載電阻??），輸出功率為零，輸入電流??為零，輸入功率也為零。 當次級線圈短路（即負載電阻）時，輸出電流無窮大為零，輸入功率也為零。 當次級線圈短路時（即負載電阻R=0），輸出電流無窮大R=0，輸入電流也無窮大，使得初級線圈處于“短路”狀態。 如果很大，輸入電流也會無窮大，導致原線圈處于“短路”狀態。 [示范點] [示范點] 判斷思路： 判斷思路： ()電路中無論是串聯還是并聯部分，只要其中一個電阻的阻值變大，整個()電路，無論是串聯或并聯部分，只要有一個電阻的阻值變大，整個11個電路的總阻值就變大。 只要其中一個電阻的阻值變小，整個電路的總電阻就會變大。 只要其中一個電阻的阻值變小，整個電路的總電阻就變小。 變小。 () 根據總電阻的變化，由閉路歐姆定律可以確定總電流和電壓的變化。 () 根據總電阻的變化，由閉路歐姆定律可以確定總電流和電壓的變化。 22.
改變。 ()確定變化部分的電流和電壓變化。 如果變化部分是并聯電路，則仍應確定變化部分的電流和電壓變化（）。 如果變化部分是并聯電路，仍應先確定固定電阻部分電流和電壓的變化，最后確定變化電阻部分電流和電壓的變化。 ，即可確定電壓。 可以確定。 上述分析方法俗稱“一招牽一發而動全身”。 其要點是從變量出發，從原因得出結果。 一層層重復，最終得到問題的解決方案。 從而一層層求解，最終得到問題的解決方案。 圖像屬性 圖像屬性類型公式 圖像特例類型公式 圖像特例 I f RI f RR( )R( ) 開路、R 開路、?R? 短路、短路、??0???0?I 圖I 圖像線末端 E 圖像末端 EE I-RE I-R0?0?II 圖像頂部 圖像頂部 ???? 端 r 端 rR rR +r+77U IRU ?IR?開路，開路 R， R = ?短路, =?短路 R, R 0?0 曲線 ? 曲線 UR UR,, ERU EERU ?E?, U, U EUU E 0' ?0'?????UU ' 0 ' =0r R=r+R+短路、開路、短路R、開路、R 0R=0R???圖表??UI圖表UI UE Ir