直流电路与交流电路教案

直流电路与交流电路
一．直流电路动态分析
根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中由于某一电阻的变化而引起的整个电路中各部分电学量（如I 、U 、R 总、P 等）的变化情况，常见方法如下：
1.程序法
基本思路是“局部→整体→局部”。

（1）简化电路。

①理想电流表相当于短路,②理想电压表相当于断路,③电路稳定时电容器断路,④看清滑动变阻器滑片的哪一端接入电路中。

（2）分析电路的串并联情况。

①找电路中结点的等势点, 判断各点的电势高低②作各电路元件电流流向图③作闭合电路的等效电路图,得出电路各元件串并联情况。

（3）确定电路的外电阻R 外总如何变化；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 若电键的通断使串联的用电器增多，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小。

（4）根据闭合电路欧姆定律r R E
I +=外总总确定电路的总电流如何变化；
（5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化；由闭合电路欧姆定律确定干路上某变化电阻两端的电压如何变化,
2. “并同串反”( 应用条件：单变量电路)
①“并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。

②“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。

3.极限法
假设可变电阻变小为零分析各量变化情况。

如果电阻变大，各量变化情况相反。

例1如图所示的电路中，闭合电键，分析电路的
串并联情况
①找电路中a,b,c,d,e,f 的等势点, 判断各点的
电势高低
②作各电路各元件电流流向图
③作闭合电路的简明等效电路图,得出电路各元
件串并联关系.
例1解析:
①电路中a,b,c,d,e,f 中的等势点是 a,b,d ,电势最高的点是 c ,电势最低点是 f , 先得到电势由高到低依次是 假设a ，b ，d 的电势高于e ，得到矛盾的结果，从而得出e 的电势高于a b d 。

电势由高到低依次是 ②由各元件电流由高电势点流向低电势点,作各电路各元件电流流向图 ③(结合PPT 动画，)跟同学们讲解作简明的等效电路图:
先作出电源。

作出电势最高点f ，找到f 点流出的支路条数，两条分别为R4支路和L2支路。

作R4支路和L2支路
比较R4支路和L2支路另一端的电势，因e 点电势高于d 点电势, 先找到e 点流出的支路条数，两条分别为R2支路和R3支路。

作R2支路和R3支路 比较R2支路和R3支路和L2支路另一端的电势, 电势相同，把它们连在一起 找到等势点a,b,d 点流出的支路条数，两条分别为R1支路和L1支路。

作R1支路和L1支路.
R1支路和L1支路会合于c 点，流回电源负极
④让学生根据简明电路图。

说出电路的串并联关系。

例2在如图所示的电路中,电源的负极接地,其电
动势为E,内阻为r, 1R , 2R 为定值电阻, 3R 为滑
动变阻器,C 为电容器,A,V 理想电流表和电压表。

在滑动变阻器滑片P 自上端向下端滑动的过程中,
下列说法正确的是( )
A 、电压表示数减小
B 、a 点电势降低
C 、电容器C 所带电荷量电荷量增多
D 、电流表示数增大
例2解析:
（1）(结合PPT 动画)简化电路。

①理想电流表相当于短路,②理想电压表相当于断路,③电路稳定时电容器断路,④看清滑动变阻器滑片的哪一端接入电路中
（2）(结合PPT 动画)分析电路的串并联情况。

①找电路中结点的等势点, 判断各点的电势高低②作各电阻电流流向图③作闭合电路的等效电路图, 让学生说出电路的串并联关系。

外部电路的连接情况是,电阻R2, R3并联。

并联的整体R23再和R1串联
（3）“并同串反” 分析:
①滑动变阻器 R3接入的阻值变小。

电阻R2 , R3 并联, “并同”电阻R2中的电流、两端电压、电功率都将减小
②R3接入的阻值变小,并联的整体电阻R23变小, R1和整体R23串联, “串反”，串联电阻R1中的电流、两端电压、电功率将增大
③a 点电势等于R2,R3并联的压,R2的电压减小。

所以a 点电势降低。

并联部分电压U 变小，所以电容器C 带电量Q=CU 减少
④电流表和R3串联。

串反,电流增大
f a b d c ϕϕϕϕϕ>==>f e a b d c
ϕϕϕϕϕϕ>>==>
二．交流电的产生及描述
(1) 正弦交变电流的产生、图象、公式及相关物理量．
(2)线圈通过中性面时(与磁场B 垂直的面)的特点
①穿过线圈的磁通量最大；②线圈中的感应电动势为零；③线圈每经过中性面一次，感应电流的方向改变一次．
(3) 正弦交变电流的“四值”的物理意义及其不同方面的应用
①最大值E m ＝ ,线框面S 与磁场B 平行电动势最大,磁通量为零。

②瞬时值: 线框面S 与磁场B 平行开始计时e ＝ . 线框面S 与磁场B 垂直开始计时e ＝ .
③有效值：正弦式交流电的有效值E =；非正弦式交流电必须根据电流
的 ,用等效的思想来求解．计算交流电路的电功、电功率和测定交流电路的电压、电流都是指有效值．
④平均值：E ＝ ，常用来计算通过电路的电荷量．
例3图甲是小型交流发电机的示意图，两磁极N 、S 间的磁场可视为水平方向的匀强磁场，A 为交流电流表，CD 边与F 点相连,线圈绕垂直于磁场的水平轴OO ′沿逆时针方向匀速转动，从图示位置开始
计时，产生的交变电流随时间变化的图象
如图乙所示，以下判断正确的是( )
A ．电流表的示数为10 A
B ．线圈转动的角速度为50π rad/s
C ．0.01 s 时线圈平面与磁场方向平行
D ．0.02 s 时电阻R 中电流的方向自右向左
例3解析:
① 由乙图得最大电流
由乙图得周期
②由乙图知0.01s 电流最大,线圈平面与磁场方向平行
③0.02 s 时线圈位置和甲相同, AB 边速度向下,由右手定则知，AB 的电流由B 到A 到E
m I =10I A ==0.02T s =2100T πωπ==
三．理想变压器动态分析
1．理想变压器的基本关系式
(1)功率关系：P 1＝
(2)电压关系：U 1U 2
＝ . (3)电流关系：只有一个副线圈时I 1I 2
＝ . 2．理想变压器动态分析流程如下：
①分析原线圈回路,找出电源电动势和原线圈输入电压的关系。

②由U 1U 2＝n 1n 2
分析U 2的情况．
③分析副线圈回路,副线圈相当于一个内阻为零的电源。

副线圈与电阻构成闭合
回路,分析方法与直流电路类似,由I 2＝2U R 总分析I 2的变化．由P 2＝U 2I 2＝22U R 总＝I 22R 分析P 2的变化
④由P 1＝I 1U 1＝P 2判断输入功率P 1的变化和电流I 1的变化
例4 (2016·天津高考·T5)如图所示,理想变压器原线圈接在交流电源上,图中各电表均为理想电表。

下列说法正确的是 ( )
A.当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,R 1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电压表V 示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时,电流表A 1示数变大
D.若闭合开关S,则电流表A 1示数变大,A 2示数变大
例4解析:
① 分析原线圈回路,找出电源电动势和原线圈输入电
压的关系。

原线圈输入电压U1=E 不变
②由 得 副线圈输出电压U 2 不变
③分析副线圈回路,副线圈相当于一个内阻为零的电源。

副线圈与电阻构成闭合回路,分析方法与直流电路类似
1122U n U n =2211n U U n =
④S 闭合。

等效于R3支路的电阻从无穷大减小到一个定值。

⑤由 判断输入功率P 1的变化和电流I 1 的变化
课后练习
1.如图所示，有一矩形线圈的面积为S ，匝数为N 内阻不计，绕OO ′轴在水平方向的磁感应强度为B 的匀强磁场中以角速度ω做匀
速转动，从图示位置开始计时．矩形线圈通过滑环
接一理想变压器，滑动触头P 上下移动时可改变输
出电压，副线圈接有可调电阻R ，下列判断正确的
是（ ）
A ．矩形线圈产生的感应电动势的瞬时值表达式为
e=NBS ωcos ωt
B ．矩形线圈从图示位置经过时2πω
间时，通过电流表的电荷量为0 C ．当P 位置不动，R 增大时，电压表读数也增大
D ．当P 位置向上移动、R 不变时，电流表读数减小
2.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为3:1，在原、副线圈的回路中分别接有
阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220V 的正弦交流电源上，如图所示。

设副线圈回路中电阻两端的电压为U ，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k ，则 （ ）
A ．U=66V ，k=19
B ．U=22V ，k=19
C ．U=66V ，k=13
D ．U=22V ，k=13
提示:
1.对原线圈电路有用电器的问题。

要注意分析原线圈回
路中。

此题中电阻与原线圈的串联,电源E ，电阻电压U R ，线圈电压U 1的关系 为
2.原线圈电流为I 1以下三个关系哪个正确？
11U I R = 1E I R = 1R U I R
=
221112222U P U I P U I R ====总。