2025年物理新教材版本复习第一篇 专题四 第11讲　直流电路与交变电流.docxVIP

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第11讲直流电路与交变电流

目标要求1.会用闭合电路欧姆定律分析电路各部分之间的相互关系。2.能利用能量守恒定律和焦耳定律分析电学中的能量转化问题。3.掌握交变电流的产生和描述、四值的特点和相关计算。4.理解变压器的原理，会分析交流电路的动态变化以及远距离输电问题。

考点一直流电路的分析与计算

1．闭合电路欧姆定律的三个公式

(1)E＝U外＋U内；(任意电路)

(2)E＝U外＋Ir；(任意电路)

(3)E＝I(R＋r)。(纯电阻电路)

2．动态电路分析的三种方法

程序法

部分电路阻值变化→电路总电阻R总变化→干路电流I变化→路端电压U端变化→各支路电流、电压变化，即R局eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→R总eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→I总eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(减小,增大))→U端eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(I支,U支))

串反并同法

所谓“串反”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都减小(增大)。所谓“并同”，即某一电阻阻值增大(减小)时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都增大(减小)

极限法

因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使滑动变阻器接入电路的电阻最大或电阻为零去讨论

3.电容器的特点

(1)只有当电容器充、放电时，电容器所在支路中才会有电流，当电路稳定时，电容器所在的支路相当于断路。

(2)电路稳定时，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。

例1(2022·江苏卷·2)如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，电源电动势E＝12V，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是()

A．R1 B．R2

C．R3 D．R4

例2(多选)(2023·福建泉州市一模)如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向a端移动时，则()

A．电压表读数减小

B．电流表读数减小

C．质点P将向上运动

D．R3上消耗的功率逐渐增大

例3如图(a)所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。从左向右移动滑动变阻器的滑片，根据电表数据得到U－I图像如图(b)所示，则()

A．R1的最大功率为4W

B．R2的最大功率为3W

C．电源的最大输出功率为4W

D．电源的输出功率先增大后减小

直流电路的最大功率

1．当R一定时，由P＝I2R知，I越大，P越大。

2．当r一定、R变化时，P出随R的变化情况可通过下面两个图像进行分析。

P出－R图像

P出－I图像

P出＝eq\f(E2,?r＋R?2)R

P出＝EI－I2r

短路：I＝eq\f(E,r)，P出＝0

断路：I＝0，P出＝0

当R＝r时，P出最大，P出＝eq\f(E2,4r)

短路：I＝eq\f(E,r)，P出＝0

断路：I＝0，P出＝0

当I＝eq\f(E,2r)时，P出最大，P出＝eq\f(E2,4r)

考点二交变电流“四值”及应用

1．有效值的计算

(1)正弦式交变电流：E＝eq\f(Em,\r(2))，I＝eq\f(Im,\r(2))，U＝eq\f(Um,\r(2))。

(2)非正弦式交变电流：计算有效值时，要根据电流的热效应，即“一个周期”内“相同电阻”上产生“相同热量”，然后分段求和列式，求得有效值。

2．正弦式交流电“四值”的应用

表达式

应用

最大值

Em＝nBSω

计算电容器的耐压值

瞬时值

e＝Emsinωt

计算某时刻所受安培力

有效值

E＝eq\f(Em,\r(2))

电表的读数及计算电热、电功及保险丝的熔断电流

平均值

eq\x\to(E)＝eq\f(nΔΦ,Δt)

计算通过导体的电荷量

例4(多选)(2023·湖南卷·9)某同学自制了一个手摇交流发电机，如图所示。大轮与小轮通过皮带传动(皮带不打滑)，半径之比为4∶1，小轮与线圈固定在同一转轴上。线圈是由漆包线绕制而成的边长为L的正方形，共n匝，总阻值为R。磁体间磁场可视为磁感应强度大小为B的匀强磁场。大轮以角速度ω匀速转动，带动小轮及线圈绕转轴转动，转轴与磁场方向垂直。线圈通过导线、滑环和电刷连接一个