动态电路分析方法
动态电路分析方法
第四章动态电路分析方法 (66)
4.1 一阶电路的分析 (66)
4.1.1 一阶电路的零输入响应 (66)
4.1.2 一阶电路的零状态响应 (70)
4.1.3 一阶电路的完全响应 (74)
4.2 二阶电路的分析 (79)
4.2.1 LC电路中的自由振荡 (79)
4.2.2 二阶电路的零输入响应描述 (81)
4.2.3 二阶电路的零输入响应—非振荡情况 (83)
4.2.4 二阶电路的零输入响应—振荡情况 (86)
习题 (89)
第四章动态电路分析方法
前面介绍了线性电阻电路的分析方法。由于电阻元件的伏安特性为代数关系,所以在分析电阻电路时,只需求解一组代数方程,如网孔分析法、节点分析法等。但在本章所讨论的电路中,除了含有电源和电阻以外,还将含有电容和电感元件。电容和电感元件的伏安特性为微分或积分关系,故称为动态元件(dynamic element)(参见1.4.3)。
包含动态元件的电路叫做动态电路。动态电路在任一时刻的响应与激励的全部过去历史有关,这是和电阻性电路完全不同的。例如,一个动态电路,尽管输入已不再作用了,但仍然可以有输出,因为输入曾经作用过。因此,动态电路是具有“记忆”(memory)的特点,这完全是由动态元件的性能所决定的。
4.1 一阶电路的分析
不论是电阻性电路还是动态电路,各支路电流与各支路电压都受到基尔霍夫定律的约束,只是在动态电路中,来自元件性质的约束,除了电阻元件的欧姆定律,还有电容、电感的电压、电流关系,这些关系已在1.4.3中讨论过,需要微分(或积分)的形式来表示。因此,线性动态电路不能用线性代数方程,而需用线性微分方程来描述。用解析方法求解动态电路的问题就是求解微分方程的问题。
第4章:动态电路分析方法.
u ( ) d
Fra Baidu bibliotek
iL(0+)= iL(0-)
L (0+)= L (0-)
磁链 守恒
结 论
换路瞬间,若电感电压保持为有限值, 则电感电流(磁链)换路前后保持不变。
一:RC电路零输入响应
K(t=0) C
i
+ R –
已知 uC (0-)=U0
uC
–
+
uR
i C
duC dt
uR= Ri
第四章 动态电路分析方法
动态电路
含有动态元件电容和电感的电路称动态电路。 特点: 当动态电路状态发生改变时(换路)需要经 历一个变化过程才能达到新的稳定状态。这个变 化过程称为电路的过渡过程。
例:
+
电阻电路
i (t=0)
i U
i U
S
/ R2
i
us
R1 R2 0
S
( R1 R 2 )
-
t
库 安秒 欧 秒 伏 伏
RC 欧 法 欧
=RC
p
1 RC
1
时间常数 的大小反映了电路过渡过程时间的长短
大 → 过渡过程时间长
小 → 过渡过程时间短
动态电路的分析
能够直观地了解电路的极点和零点分布,便于分析电路的稳定 性和性能。
对于非线性电路的分析较为复杂,需要较高的数学技巧和计算 能力。
04
动态电路的响应特性
一阶电路的响应
一阶RC电路
在输入信号作用下,一阶RC电路的输出信号会经历一个过渡过程,最终达到稳 态值。其时间常数由电容C和电阻R决定,响应速度与时间常数成反比。
动态电路的重要性
实际应用
动态电路广泛应用于电子、通信、控制 等领域,如振荡器、滤波器、放大器等 。
VS
理论价值
对动态电路的分析有助于深入理解电路的 工作原理,提高设计效率和性能。
动态电路的应用领域
通信系统
用于信号处理、调制解调等, 实现信号的高速传输和高效处
理。
控制系统
用于控制系统的反馈回路,实 现系统的稳定性和性能优化。
一阶RL电路
一阶RL电路在输入信号作用下,其输出信号会经历一个逐渐趋近于稳态值的过 程。其时间常数同样由电感L和电阻R决定,响应速度与时间常数成反比。
二阶电路的响应
二阶RC电路
二阶RC电路在输入信号作用下,其输出信号会产生振荡。通过调整电容C和电阻 R的值,可以改变振荡的频率和幅度。
二阶RLC电路
01
瞬态过程:电路中电压和电流随 时间变化的过程。
电路动态分析的方法
电路动态分析的方法
电路动态分析是指对电路中各个元件和节点的电压和电流随时间的变化进行分析。在电路动态分析中,可以使用多种方法来求解电路的动态响应。下面将介绍几种常用的电路动态分析方法。
1. 拉普拉斯变换法
拉普拉斯变换法是一种在时间域和频率域之间进行转换的方法。通过将电路中的微分方程转换为复频域中的代数方程,可以求解电路的动态响应。在电路动态分析中,可以利用拉普拉斯变换法求解电路的响应和传输函数,并通过逆拉普拉斯变换将结果转换回时间域。这种方法适用于线性时间不变系统和输入信号为简单波形的情况。
2. 时域响应法
时域响应法是直接求解电路微分方程的方法。通过对电路中的每个元件应用基尔霍夫定律和欧姆定律,可以得到电路中各个节点和元件的微分方程。然后,可以采用常微分方程的求解方法,如欧拉法、改进欧拉法、龙格-库塔法等,来求解电路的动态响应。时域响应法适用于任何输入信号和非线性电路。
3. 复频域法
复频域法是通过复频域分析电路的动态响应。它利用频率响应函数来描述系统的响应特性,并通过计算复频域中的传输函数和频率响应来求解电路的动态响应。复频域法常用的分析工具包括频域响应函数、波特图、极点分析等。复频域法适
用于频率变化较大的信号和线性时不变系统。
4. 有限差分法
有限差分法是将微分方程转化为差分方程求解的方法。通过将时间连续的差分方程转换为时间离散的差分方程,可以用数值方法求解电路的动态响应。有限差分法可以采用欧拉法、梯形法、显式或隐式的Runge-Kutta等方法来求解。这种方法适用于任何非线性系统和任意输入信号。
电路动态分析
电路动态分析
动态电路分析方法:
(1) 确定电路的联接方式:电压表相当于断开的电路,电流表相当于导线。
(2) 确定各表测量对象:电压表只抱一个,电流表和谁串联。
(3) 电阻的变化情况:变阻器滑片的移动以及断开(或闭合)电键,注意局部短路的情况。
(4) 各表的变化情况:在并联中,电压表示数不变,测定值电阻的电流表示数不变;测滑
动变阻器的电流表与电阻变化相反;测干路中的电流表与测滑动变阻器的电流表变化情况相同。在串联电路中,电流表与电阻的变化相反,测定值电阻的电压表与电流表变化相同,测滑动变阻器的电压表与电阻变化相同。
记忆方法:动态电路判断前,先看电路串并联,电流表来似导线,电压表来似断电; 串联电阻在上升,电流示数减小中,定值电压也减小,滑动电压在上升; 并联电阻在增大,电压示数不变化,滑动电流在减小,干路电流跟着跑,定值电
流不变化,反向思考靠大家。
1.在如图所示电路中,电源电压保持不变。当电键S 由断开到闭合时,电流表的示数将 ,电压表与电流表示数的比值将 。
2.如上中图所示的电路中,电流电压不变,闭合电键,当滑动变阻器的滑片向右移动时,电流表A 的示数 ,电压表V 1的示数 ,电压表V 2的示数 。(均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
3.如上右图所示电路中,当电键S 由断开到闭合时,电流表的示数将 。
4.在下左图所示的电路中,闭合电键后,滑动变阻器的滑片向左移动时,电流表的示数将 。
5.在下中图所示电路中,当电键S 断开时,电阻R 1和电阻R 2是 联连接的。电键S 闭合时,电压表的示数将 。
原创3:电路的动态分析
压U3=U-U1要变大,Βιβλιοθήκη Baidu过R3的电流I3=
U3 R3
变大,即A的读数变大,故
B正确.
答案:B
R2
R1
S
R3 A
S0 V
电路的动态分析
1.什么是电路的动态分析问题? 由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变 化,某处电路变化又引起其他电路一系列变化的问题.
L3
P
R L2
L1 S
灯泡亮度如何变化?
R2
R1
S
R3 A
S0 V
电表示数如何变化?
2.电路动态分析的方法 直流电路的动态分析方法: (1)程序法:基本思想是“部分→整体→部分”.思维流程如下:
1.S断开,R2所在支路断路,整个电路的总电阻将发生变化, 从而引起各用电器两端电压及通过电流的变化. 2.用闭合电路欧姆定律及部分电路欧姆定律分析.
解析:当S断开时,R2所在支路断路,总电阻R变大,由 I=R+E r 知, 干路电流I变小,根据U=E-Ir知,路端电压变大,即V读数变大;根
据U=IR知,R1两端电压U1=IR1变小,而U=U1+U3,所以R3两端的电
析疑 2.如何判断流过 L2及L3的电流?
解析:当滑动变阻器的滑片向右移动时,变阻器的有效电阻变大,导 致外电路的总电阻增大.由闭合电路的欧姆定律I= E 知,总电流
动态电路分析
路总电阻变小,故电流表示数变大,根据欧姆定律,电阻R1
的电流变大,所以电压表示数也变大,故正确选项为A。
命题角度:
(1)分析电路中由滑动变阻器引起的电表示数和灯泡亮度
变化; (2)联系生活实际,如风力计、油量表、压力计等,确定 电路的动态变化; (3)针对动态变化,计算相关物理量。
考点2
开关闭合引起的电路动态变化
闭合开关S,滑动变阻器R2的滑片P由b端移到a端的过程中,下 列说法正确的是( A.电压表和电流表的示数都变大 B.电压表和电流表的示数都变小 C.电压表的示数变大,电流表的示数变小 D.电压表的示数变小,电流表的示数变大
解
析
分析电路知,两电阻串联,电压表测R1两端的电压,
电流表测电路中电流,当滑片P由b端移到a端的过程中,电
焦作市实验中学
杜燕
考 点 聚 焦
解释动态:由于滑动变阻器滑片移动或电路
中开关状态不同而使电路中的电流发生改变,
这样的电路称之为动态电路。
分析步骤:
1、首先分析电路是串联还是并联; 串联和并联是对用电器而言的,常见的用电器 有:小灯泡、定值电阻、滑动变阻器、电动机、 电铃等,如果电路中有电压表或电流表,它们 只是测量仪器,不属于用电器。为了使电路简 化,我们在分析电路时,可以把电压表看作断 路,电流表看作导线,画出简化后的电路,可 以大大降低难度。
动态电路的分析与计算
动态电路的分析与计算
动态电路分析与计算是电路理论与实践中重要的一部分。动态电路是
指在电路中存在能量存储元件(如电容器和电感器)的电路。在动态电路中,电压和电流不仅取决于电路元件的阻抗和阻抗值(静态电路)的关系,还取决于时间的变化。因此,动态电路的分析和计算需要考虑到电路中电
压和电流随时间的变化规律。
1.电压和电流关系:对于动态电路中的电压和电流,需要建立它们与
电路元件的阻抗和阻抗值之间的关系。这可以通过分析电路中的电压和电
流方程得到。一般来说,电压和电流的变化可以采用微分方程的形式表示。
2.初始条件的确定:对于动态电路,初始条件是指系统开始运行时电
路中电压和电流的初始值。在分析和计算动态电路时,需要确定这些初始
条件,并将它们纳入到方程中。
3.零输入响应和强迫响应:动态电路的响应可以分为零输入响应和强
迫响应两部分。零输入响应是指在没有外部输入信号时,电路元件内部的
能量存储元件(如电容器和电感器)自身产生的响应。强迫响应是指在有
外部输入信号时,电路元件对输入信号的响应。分析和计算动态电路时,
需要分别考虑这两部分的响应,并将它们相加得到完整的响应。
4.稳定状态的判断:稳定状态是指电路达到稳定后,电路中电压和电
流不再随时间变化的状态。在分析和计算动态电路时,需要判断电路是否
能够达到稳定状态,并找到稳定状态下的电压和电流值。
总而言之,动态电路的分析和计算是电路理论和实践中不可或缺的一
部分。它涉及到电路中电压和电流随时间变化的规律,并需要使用数学工
具来揭示电路的行为。通过对动态电路的分析和计算,可以更深入地理解电路的工作原理,并能够对电路进行设计和优化。
电路的动态分析析
V1
E、r
059.江苏南通市2008届第三次调研测试 3
3.如图所示的电路,闭合开关S,滑动变阻器滑片 P向左移动,下列结论正确的是 ( A )
A.电流表读数变小,电压表读数变大
B.小电泡L变亮
C.电容器C上电荷量减小 D.电源的总功率变大
Er S
A V
LP R
C
gk006.2008年高考物理广东卷 7
U1减小,U2增大, 而路端电压 U=U1+U2减小,
L1 P L2 L3
所以U1的变化量大于U2的变化量。 V1
V2
024.上海市徐汇区07年第一学期期末试卷11
11.在如图所示的电路中,电源电动势为ε,内电阻
为r,三个可变电阻分别用R1、R2和R3表示。那么, 在三个可变电阻的阻值变化的过程中,一定能够使得
A.电压表的示数变大 B.电流表的示数变大 C.电灯L消耗的功率变小 D.电阻R1消耗的功率变小
Er A L
P
R V
R1
039.08年深圳市第一次调研考试3
3.如图所示,A灯与B灯电阻相同,当变阻器滑 动片向上滑动时,对两灯明暗变化判断正确的是
( A) A.A、B灯都变亮 B.A、B灯都变暗 C.A灯变亮,B灯变暗 D.A灯变暗,B灯变亮
电路的动态分析
一、 动态电路的讨论
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化,就会影 响整个电路,使总电路和每一部分的电流、电压都发 生变化。基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻 值变化的的入手,由串并联规律判知R总的变化情况再 由闭合电路欧姆定律判知I总和U端的变化情况,最后由 部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知 各部分的变化情况,其一般思路为:
动态电路分析的思路和技巧
动态电路分析的思路和技巧
诀窍:去表判连接,恢复断所测,动态综合看,电表示数定。
浅释:
定性分析动态电路的解题思路分三步:
第一步:采用“去表法”分析电路的连接方式。
电流表内阻很小,可视为导线;电压表内阻很大,可视为断路;电压表可连同它两端的导线取走以简化电路结构,方便进行电路分析,这种方法叫做去表法。
第二步:将电表再恢复来判断电表测量对象。
第三步:动态分析,确定电表示数的变化。
简记:去表判连接,恢复断所测,动态综合看,电表示数定。
详解:
欧姆定律是电学的重点,也是中考出题的方向,动态电路是它所衍生的知识板块之一。动态电路变化问题大致可以分为两类,一是滑动变阻器滑片的位置变化引起电路中电学量的变化;二是开关的断开或闭合引起电路中电学量的变化。
一、滑动变阻器类
分析思路顺口溜:
一看电路串并联,二看电表与谁连,
三看滑片移哪边,总阻随着变阻变,
要问电表怎么变,欧姆定律来实现。
先电流,后电压,电压分析有技巧,
定值电阻要先看,滑阻电压源压减。
注释:“欧姆定律来实现”,是指综合运用欧姆定律或分压分流原理等规律,抓住题中不变的量,如电源电压不变、定值电阻阻值不变等,把动态电路变成静态电路来处理,从而解决具体的实际问题。
“滑阻电压源压减”,即滑动变阻器两端的电压等于电源电压减去定值电阻两端的电压:U滑阻=U电源-U定阻。
1.串联
第一步:分析总电阻R总变化情况,找到总电流I总的变化情况(一般地,U总不变,根据I总=U总/R总,得出电流I总与总电阻R总变化情况相反);
第二步:根据电流变化情况,找到阻值不变的部分的电压变化情况(由U定=IR定,可判断出阻值不变
动态电路的分析方法
动态电路的分析方法
在处理闭合电路中的动态分析问题时,一是要抓住变化因素和不变因素,用数学语言描述时要明确谁是自变量、谁是常量、谁是因变量。一般情况下电源的电动势和内阻不会变化。二是要从元件的变化情况入手,从局部到整体,再回到局部,逐步分析各物理量的变化情况。
具体解题可分为四个步骤:
1. 判断局部元件的变化情况,以确定闭合电路的总电阻如何变化。例如,
当开关接通或断开时,将怎样影响总电阻的变化。当然,更常见的是利用滑
动变阻器来实现动态变化。当然,更常见的是利用滑动变阻器来实现动态变化。应该记住,电路中不论是串联部分还是并联部分,只要一个电阻的阻值变大时,整个电路的总电阻就变大。只要一个电阻的阻值变小时,整个电路的总电阻就变小。
2. 判断总电流I如何变化。例如,当总电阻增大时,由闭合电路欧姆定律知,因此减小。
3. 判断路端电压U如何变化。此时,由于外电路电阻和电流均变化,故用判断有一定困难,此时可用来判断。
4. 判断电路中其他各物理量如何变化。
上述四个步骤体现了从局部到整体,再回到局部的研究方法。这四个步骤中,第一步是至关重要的,若判断失误,则后续判断均会出错。第四步是最为复杂的。第四步中要能快捷地作出判断,要求在利用物理规律方面,除了欧姆定律、焦耳定律以外,还要熟悉串联电路、并联电路的特点,主要是串联电路中的分压关系和并联电路中的分流关系。在选取研究对象方面,可采取扫清外围、逐步逼近的方法。由于与变化元件越近的电路通常与之联系也会越密切,因此其物理量变化也将复杂。这样,不妨从与变化元件联系最松散的电路开始分析,再逐步推理,从已知条件出发,循着规律,一步一个结论,将结论又作为已知条件向下推理,最后判断变化元件有关物理量的变化情况
动态电路的分析与计算
动态电路的分析与计算
动态电路是指根据电压和电流的变化情况,进行分析和计算的电路。
在动态电路中,电压和电流是随时间变化的,因此需要进行动态分析,即
考虑电路中的时间响应。动态电路有许多应用,如信号处理、通信系统、
数据传输以及计算机等。
动态电路的分析方法主要有微分方程法和拉普拉斯变换法。微分方程
法以电路中的基本元件为基础,根据基尔霍夫定律和基本电路方程建立微
分方程组,通过求解微分方程组来获得电路的时间响应。拉普拉斯变换法
则是将时间域的电路方程转化为复频域的代数方程,通过频域分析来求解
电路的输出响应,最后再进行反变换得到时间响应。
对于动态电路的计算,通常需要计算电路的传输函数、单位冲激响应
或者零输入响应等。电路的传输函数是指输出与输入之间的关系,可以用
于计算输出的频率响应和稳态响应。单位冲激响应是指当输入是单位冲激
信号时,电路的输出响应。零输入响应是指当输入为零时,电路的输出响应。
在进行动态电路分析和计算时,需要考虑电路中的各种元器件的动态
特性和非线性特性。例如,电容和电感有时会引起频率依赖的阻抗,这需
要在计算中进行考虑。此外,对于非线性元件,可以使用小信号模型或者
通过数值方法进行求解。
动态电路的分析和计算通常使用电路模拟软件或者数值分析软件进行。这些软件可以提供丰富的模型和工具,使得电路的分析和计算更加方便和
准确。例如,SPICE软件可以模拟电路的动态响应,并给出电路的各种性
能参数和波形图。
总的来说,动态电路的分析和计算是电路理论和实验的重要组成部分。通过合理使用分析方法和计算工具,可以获得电路的时间响应和频率响应
动态电路的分析法
多, 则 总 电阻 阻值 将增 大 ( 或减 小 ) ; 若 电路 开 关 的闭 合 或 断 开使
串联 ( 或并 联 ) 的用 电 器减 少 , 则 总 电阻阻 值将 减小 ( 或增 大 ) .
( 3 ) 分 压式 电 路 的 总 电 阻 阻 值 随 串 联 部 分 电 阻 阻 值 的 增
运用“ 并 同 串反 ” 的规律 分析 动态 电路时 , 能 使 分 析 过 程
更为简捷 , 但 在 应 用 口诀 法 时 应 注 意 : ( 1 ) 分 析 电路 的基 本 结 构 , 弄 清 电路 中 哪 一 部 分 电 阻 发 生 了怎 样 的变 化 . ( 2 ) 需 要 分 析 的 电路 部 分 与 发 生 变 化 的 电 路 部 分 是 串 联 还是并联关系. 分析时应灵活应对 , 比如 也 可将 一 部 分 电路 看 作 整 体 与 某 一 个 电 阻 串 联或 并 联 .
结构 发生变化 , 有一处变化又引起了一系列变化 , 这 类 电 路 是 动 态电路. 对 动 态 电 路 的 分 析 通 常 根 据 闭 合 电路 欧 姆 定 律 、 部 分 电路 欧 姆 定 律 及 串联 、 并 联 电路 的 性 质 来 分 析 电 路 中某 一 电 阻 变 化 而 引 起 的整 个 电 路 中 各 部 分 电学 量 的 变 化 情 况 . 动 态 电路 的 分 析 法 常 见 的有 以下 几 种 .
电学中动态电路分析
电学中动态电路分析
动态电路分析是电学中的一种重要方法,用于研究电路元件在时间变化过程中的响应。在电子技术和电力系统等领域,动态电路分析是解决电路设计和故障诊断等问题的基础。
动态电路分析的基本原理是根据电路元件的特性和电路方程,通过求解微分方程来得到电路中电流和电压随时间变化的规律。在动态电路分析中,常见的分析方法有直流分析、交流分析和暂态分析。
直流分析是指在稳态条件下,对电路中的电流和电压进行分析。直流分析是动态电路分析的基础,主要用于计算稳态电流和电压值。在直流分析中,可以根据欧姆定律和基尔霍夫电压定律进行分析,应用节点分析和支路分析等方法求解电路中的未知电流和电压。
交流分析是指在交流电路中,对电流和电压进行分析。交流分析中,一般以复数形式的电压和电流进行分析,使用相量图法、复数阻抗法和拉普拉斯变换法研究电路中的交流响应。交流分析对于理解电路中的频率特性和幅频特性等问题十分重要。
暂态分析是指在电路开关、电源切换等瞬间发生变化时,对电路中的电流和电压进行分析。暂态分析研究电路中瞬间变化时的响应,可应用微分方程进行数学建模。在暂态分析中,常见的方法有基本微分方程法、功率耐受方程法和矩阵方程法等。
动态电路分析在实际工程和科学研究中有着广泛的应用。在电子电路设计中,动态电路分析可以研究电路的稳定性、频率响应和幅频特性,对于优化电路设计十分重要。在电力系统中,动态电路分析可以用于分析电
力系统的稳定性和瞬时过电压、过电流等暂态问题,对于提高电力系统运行的稳定性和可靠性具有重要意义。
总之,动态电路分析是电学中重要的研究方法,可用于研究电路中的电流和电压的时间响应。通过直流分析、交流分析和暂态分析等方法,可以解决电路设计和故障诊断等实际问题。动态电路分析在电子技术和电力系统等领域有着广泛的应用,对于优化电路设计和提高电力系统的稳定性具有重要意义。
动态电路分析方法
动态电路分析方法
在动态电路分析中,常用的方法包括微分方程分析法、相量分析法、拉普拉斯变换法和复频域分析法等。
微分方程分析法是最常用且基础的动态电路分析方法之一、该方法基于电路元件之间的关系和电流和电压之间的微分关系建立微分方程组。首先,根据电路元件的特性和基尔霍夫电流定律和电压定律,可以得到电路中各个节点的微分方程。然后,通过对这些微分方程进行求解,可以获得电路中各个元件的电流和电压随时间的变化情况。微分方程分析法常用于研究电路中的瞬态响应和频率响应。
相量分析法是一种将电路中的信号分解为基本频率的正弦波的方法。该方法将电压和电流表示为相量的形式,即幅值和相位。通过对电路中各个元件的阻抗、电流和电压的相位关系进行分析,可以得到电路中各个频率分量的幅值和相位差。相量分析法常用于研究电路中的频率响应和稳态响应。
拉普拉斯变换法是一种将时域信号转换为复频域信号的方法。该方法将电路中的微分方程转换为代数方程,通过对复频域信号的求解,可以得到电路中各个元件的频率响应。拉普拉斯变换法常用于研究电路中的瞬态响应和频率响应。
复频域分析法是一种将复频域信号分解为基本频率分量的方法。该方法通过对复频域信号的频谱进行分析,可以得到电路中各个频率分量的幅值和相位。复频域分析法常用于研究电路中的频率响应和稳态响应。
总结起来,动态电路分析方法包括微分方程分析法、相量分析法、拉普拉斯变换法和复频域分析法等。这些方法可以分析电路中信号的变化过
程,以及电路中各个元件的响应特性。通过深入研究这些分析方法,我们
可以更好地理解电路中的信号传输和处理过程,从而设计和优化电路性能。
电路动态分析五步法
电路动态分析五步法
作者:赵亮
来源:《中学生数理化·教研版》2009年第12期
电路动态分析问题是电学知识的一个重要知识点.它考察电路的基本知识,综合性很强.许多材料的解释复杂,学生无法下手,打不开思路.在教学中,我对这类题进行了对比,总结出了一种简单流畅、有效实用的方法,我称其为“电路动态分析五步法”.下面将此法介绍给大家.
一、五步法内容
总总内外
拓展一外2
拓展二:I=I2
二、内容解释
第一步:电路某阻值变化与总阻值变化相同.
总其他=R2(1+R2
第二步:总电流变化与总阻值变化相反.
总
第三步:内压变化与总电流变化相同.
内=Ir
第四步:外压与内压变化相反.
内外
第五步:拓展一:外压等于各部分电压之和.
外+U2
拓展二:总电流等于并联各支路电流之和.
2
注意:
(1)拓展一和拓展二相互利用.
(2)前四步简单易懂,关键是对第五步的理解运用.
三、“五步法”的应用
例1 如图2,电路中、R2、和皆为定值电阻为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U.当的滑动触点向图中a 端移动时().
变大,U变小变大,U变大
变小,U变大变小,U变小
解:当触点总向图中a端移动时减小.
总总内外
拓展一外
外
拓展二总=I2
I22
总=I2
答案为
例2 如图3,电路中,A、B、C、D是四只相同的电灯,当滑动变阻器的滑片向上滑动时,下列说法正确的是().
灯变亮灯变亮
灯变亮灯变亮
解:滑片向上滑动增大.
总总内外
外所以A灯变亮.
拓展一总
.
总
B灯变暗.
拓展二外
外
C灯变亮.
拓展三
D灯变暗.
答案为AC.
通过“五步法”的理解可以总结一些小规律,应用起来解决问题非常快捷.
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阻为 r,设电流表 A 的读数为 I ,电压表 V 读数为 U,当 R5 的触点向 a 移动时:
A 、 I 变大, U 变小 B、 I 变大, U 变大 C、 I 变小, U 变大 D、 I 变小ห้องสมุดไป่ตู้ U 变小
四、极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将变阻器的滑动端分别滑至
两个极端讨论。 (一般应用于滑至滑动变阻器阻值为零)
例1、 在图中电路中,当滑动变阻器的滑动片由
a 向 b 移动时,下列说法正确的是:
动态电路分析方法
A 、电压表读数增大,电流表读数减小。 B、电压表读数减小,电流表读数增大。 C、两表读数均增大。 D 、两表读数均增大。
其电流增大,电压减小。
三、“串反并同”法
所谓“串反” ,即某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电
压、电功率都减小(增大) 。所谓“并同” ,即某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并
联的电阻中的电流、两端电压、电功率都增大(减小) 。但须注意的前提有两点: 1 电路中
电源内阻不能忽略; 2 滑动变阻器必须是限流接法。
1)所示,根据闭合电路的欧姆定律得到
U E Ir ,其图像如图( 2)中的 a,根据部分电路的欧姆定律可知 U IR ,其导体的
U— I 图像如( 2)中 b,在电源确定的电路中,由图( 2)得,当电阻 R 增大时(即图中的
角度变大),通过 R 的电流减小, R 两端的电压变大, 当电阻 R 减小时(即图中的角度变小) ,
法一:电路结构为 R2 、 R4 串联后与 R5 并联,再与 R1、 R3 串联。电流表测量的是 R2 、 R4
支路的电流,电压表测量路端电压。当 R5的触点向 a 移动时, R5 阻值减小,从而导致整个
外电阻减小,总电流变大,路端电压变小,即电压表读数减小,又
R5 两端电压减小,则电
动态电路分析方法
值变化的部分如手, 由串并联电路规律判知 R总 的变化情况, 再由欧姆定律判知 I 总 和 U 端 的
变化情况,最后由部分电路的欧姆定律得知个部分物理量的变化情况,一般思路是:
1 确定电路的外电阻 R外总 如何变化。
E
2 根据闭合电路的欧姆定律
I总
确定电路的总电流如何变化。 (利用电动势不变)
R外总 r
选 A。
法二、利用“图像法”由图( 2)可知,当 R3增大时,通过 R3 的电流减小,则与 R3串联的
电流表的读数也减小。把整个外电路等效为一个可变电阻,当
R3 阻值变大时,外电路电阻
也变大,同样有图( 2)可知,路端电压也增大,即电压表读数增大,所以答案选
A。
法三、利用“串反并同”法, R3 阻值变大,与 R3 串联的电流表读数变小,即串反,把整个
法一:当滑片由 a 向 b 移动时, R3 增大,导致外电阻 R 也增大。由 I
E 知,总电流 I Rr
减小, 路端电压 U E Ir 增大, 即电压表读数增大, R2 两端电压 U 2 E Ir IR1 增大,
通过 R2 电流 I 2 U 2 增大,通过 R3的电流 I 3 I I 2 变小,即电流表读数减小,所以答案 R2
外电路等效为一个可变电阻, R3 变大,导致外电阻也变大,则与之并联的电压表读数也变
大,即并同,答案选 A 。
法四、逆向思维将滑片由 b 滑至 a 端变阻器电阻变为零,将 R2 短路,总电阻变小,总电流
变大,电流表读数变大, 路端电压变小, 故电压表读数变小, 所以将滑动片由 a 向 b 移动时, 电流表读数变小,电压表读数变大。选 A 。
应用时,应分析清楚电路的结构特点,对所学知识真正理解掌握,
证结果是否合理,不能生搬硬套。
既简单又准确, 但要注意在 在得到结论后, 要注意验
流表读数 I 变小,所以答案选 D。
法二、利用图像法,由前面图( 2)可知, R5阻值变小, R5 两端电压也变小,则电流表读
数也变小,把整个外电路等效为一个可变电阻,
R5 阻值变小时,外电阻也变小,同样由图
(2)知,路端电压变小,即电压表的读数变小,答案选
D。
法三、利用“串反并同”法。 R5 阻值变小,与 R5 并联的电流表的读数也变小,即并同。把
整个外电路等效为一个可变电阻, R5变小时,外电阻也变小,则与之并联的电压表读数也
变小,即并同。选 D 。
法四:将滑片滑至 a 端变阻器阻值为零,将 R2 、 R4 支路短路,电流表读数减为零。总外电
阻变小,总电流变大,路端电压变小,故选
D。
由以上可见, 利用图像法或串反并同分析直流电路的动态问题,
动态电路分析方法
动态电路分析方法
电路的动态分析, 是欧姆定律的具体应用, 在历年的高考中经常出现。 此类问题能力要 求较高, 同学们分析时往往抓不住要领, 容易出错。 电路发生动态变化的原因是由于电路中 滑动变阻器触头位置的变化,引起电路的电阻发生改变,从而引起电路中各物理量的变化, 在此将动态电路的分析方法介绍如下。 一、程序法 根据欧姆定律及串、 并联电路的性质进行分析。基本思路是: “部分—整体—部分” ,即从阻
3 由 U 内 I 内r 确定电源内电压如何变化。 (利用 r 不变)
4 由 U 外 E U内 确定电源的外电压如何变化。
5 由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端电压如何变化。
6 由部分电路和整体的串并联规律确定支路两端电压如何变化及通过各支路电路如何变化。
二、图像法
电路发生动态变化时,其电路图可等效为如图(