《高中物理电路图的简化电路动态分析故障分析专题.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理电路图的简化电路动态分析故障分析专题.doc（15页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、 教案纸科目名称物 理审批意见：课 题恒定电流专题 学生姓名任课教师温 健 平学生年级高二 授 课 日 期 年 月 日 时 至 时授 课 形 式AAAB讲授内容专题一：等效电路图画法电路化简原那么无电流支路化简时可去除；凡用导线直接连接各点电势必相等包括用不计电阻电流表连接点等电势各点化简时可合并；凡接在同样两个等势点上电器为并联关系。在外电路，沿着电流方向电势降低。理想导线可任意长短、变形；理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；电压稳定时电容器可认为断路一、简化电路具体方法1支路电流法：电流是分析电路核心。从电源正极出发顺着电流走向，经各电阻外电路巡行一周至电源负极，但凡电流无分叉地依
2、次流过电阻均为串联，但凡电流有分叉地依次流过电阻均为并联。例1：试判断图1中三灯连接方式。2等电势法：将电路中各节点电路中三条或三条以上支路穿插点，称为节点编号，按电势由高到低顺序依次用1、2、3数码标出来接于电源正极节点电势最高，接于电源负极节点电势最低，等电势节点用同一数码。然后按电势上下将各节点重新排布，再将各元件跨接到相对应两节点之间，即可画出等效电路。例2：判断图2各电阻连接方式。 【解析】1将节点标号，四个节点分别标上1、2。2将各个节点沿电流流向依次排在一条直线上。3将各个电路元件对号入座，画出标准等效电路图，如图3所示。4从等效电路图可判断，四个电阻是并联关系。【题后小结】等电
3、势法，关键是找各等势点。在解复杂电路问题时，需综合以上两法优点。二、综合法：支路电流法与等电势法综合。注意点：1给一样节点编号。2电流流向：由高电势点流向低电势点等势点间无电流，每个节点流入电流之和等于流出电流之和。例3：由5个1电阻连成如图4所示电路，导线电阻不计，那么A、B间等效电阻为_。 【策略】采用综合法，设A点接电源正极，B点接电源负极，将图示电路中节点找出，但凡用导线相连节点可认为是同一节点，然后按电流从A端流入，从B端流出原那么来分析电流经过电路时各电阻连接形式就表现出来了。【解析】由于节点A、D间是用导线相连，这两点是等势点均标1，节点C、F间是用导线相连，这两点是等势点均标2
4、，节点E、B间是用导线相连，这两点是等势点均标3，那么A点电势最高，CF次之，B点电势最低，根据电流由高电势流向低电势，易得出各电阻电流方向。由于电阻R1，R2均有一端接点1，另一端接点2；电阻R4，R5均有一端接点2，另一端接点3；电阻R3一端接点1，另一端接点3，易得其等效电路如图5所示。或者用图4中所标电流方向，也可得其等效电路如图5，相比第一种方法更简单。故AB间总电阻力05。【题后小结】在分析电路时，首先应找出各个节点，但凡用导线相连两节点是等势点，可以等效为一个节点如图4中A与D、C与F、E与B，连在两个相邻节点间电阻是并联如图4中电阻1和电阻2，电阻4和电阻5，当把最根本电路等效
5、后，再对高一级电路进一步分析，即电阻1、2并联后与电阻4、5并联后串联，之后再与电阻3并联。这种逐级分析方法在分析等效电路中是很有效。此方法侧重于等电势法但是，假设将图4改为图6，即使画出等效电路图5，按习惯总将电流表看作导线，也无济于事，而且将电流表置于图5中适宜位置更是难上加难。假设根据图中电流方向那么易得：电流表A1测是电阻R2和R3电流之和；电流表A2测是电阻R1和R2电流之和；电流表A3测是电阻R3和R4电流之和。注：有些初学者凭感觉认为：电流可以沿ACD方向流动，这是错误。因为电流由高电势点流向低电势点，不可能由点1A经点2C又流回点1D。其它点同理可得电流流向。三、含电容器、电流
6、表、电压表复杂电路：画等效电路时，电流表视为导线，电容器、电压表视为断路假设考虑内阻，那么将其视为一个大电阻，与电容器、电压表串联用电器视为短路即可。画等效电路图同时，根据图中电流方向将电流表接入电路；根据图中所标节点数字，将电压表和电容器接入电路。无电流支路删去即可专题二：直流电路动态分析根据欧姆定律及串、并联电路性质，来分析电路中由于某一电阻变化而引起整个电路中各局部电学量如I、U、R总、P等变化情况，常见方法如下：一程序法。根本思路是“局部整体局部。即从阻值变化入手，由串并联规律判知R总变化情况再由欧姆定律判知I总和U端变化情况最后由局部电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各局部变
7、化情况其一般思路为：1确定电路外电阻R外总如何变化； 当外电路任何一个电阻增大或减小时，电路总电阻一定增大或减小 假设电键通断使串联用电器增多，总电阻增大；假设电键通断使并联支路增多，总电阻减小。 如下图分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联以下简称并联段，另一段与并联局部相路障以下简称串联段；设滑动变阻器总电阻为R，灯泡电阻为R灯，与灯泡并联那一段电阻为R并，那么会压器总电阻为：由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻变化情况，R总变化与并联段电阻变化情况相反，与串联段电阻变化一样。在图2中所示并联电路中，滑动变
8、阻器可以看作由两段电阻构成，其中一段与串联简称，另一段与串联简称，那么并联总电阻由上式可以看出，当并联两支路电阻相等时，总电阻最大；当并联两支路电阻相差越大时，总电阻越小。2根据闭合电路欧姆定律确定电路总电流如何变化；3由U内=I总r确定电源内电压如何变化；4由U外=EU内(或U外=E-Ir)确定电源外电压如何路端电压如何变化；5由局部电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两电压如何变化；I分U分6确定支路两端电压如何变化以及通过各支路电流如何变化可利用节点电流关系。动态分析问题思路程序可表示为：简单表示为： 局部I分、U分变化局部R变化全局I总、U端变化 变化 例1、在右图所示电路中，电源电功势为
9、E、内阻为为定值电阻，R是一滑动变阻器，电路中电压表和电流表均视为理想。试讨论：当R滑键向上滑动时，电源总功率及各电表示数如何变化？ 解析：此题等效电路如右以下图所示。R滑键上滑时，其阻值增大，导致电路中总电阻增大。由可知，电路中总电流减小，即表示数减小。因电源端电压，故端电压增大，即示数增大。电源总功率减小。上电压因总电流减小而变小，变大，所以示数变大。上电流强度变大，所以示数变大。因总电流变小，变大，所以变小，示数变小，示数变小。点评：1、根据全电路欧姆定律，分析总电流变化情况和路端电压变化情况。因此电源电动势E和内电阻r是定值，所以，当外电阻R增大或减小时，由可知电流减小或增大，由可知路
10、端电压随之增大或减小。2 根据串、并联电路特点和局部电路与整个电路关系，分析各局部电路中电流强度I、电压U和电功率P变化情况。一般来说，应该先分析定值电阻上I、U、P变化情况，后分析变化电阻上I、U、P变化情况。例2、 如下图，电键闭合时，当滑动变阻器滑片P向右移动时，试分析L1、L2亮度变化情况。分析与解：当P向右移动时，滑动变阻器有效电阻变大，因此，整个电路电阻增大，路端电压增大，总电流减小，流过L1电流将减小，L1将变暗；同时L1分得电压变小，L2两端电压增大，故L2变亮；我们注意到总电流减小，而L2变亮，即L2两端电流增大，可见L3上电流比L1上电流减小得还要多，因此L3也要变暗灯L1
11、变暗UL2IL2IL3灯L2变亮P右移R滑R总I总灯L3变暗点评：1讨论灯泡亮度变化情况，只需判断其电流或电压如何变化就可以。2象这样电路，由于滑动变阻器电阻变化而引起整个电路变化，一般不应通过计算分析，否那么会很繁杂。处理一般原那么是：主干路上用电器，看它电流变化；与变阻器并联用电器看它电压变化；与变阻器串联电器看它电流变化。3闭合电路动态分析一般顺序是：先电阻后干路电流；先内电压，后外电压；先固定电阻电压，后变化电阻电压；先干电流后并联支路上电流。二“串反并同“串反：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联电阻中电流、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电阻中电流、两
12、端电压、电功率将增大。 “并同：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联电阻中电流、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电阻中电流、两端电压、电功率都将减小。例3、 如下图电路中，R1、R2、R3、和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源电动势为E，内阻为r，设电流表A读数为I，电压表V读数为U，当R5滑动角点向图中a端移动时AI变大，U变小B、I变大，U变大C、I变小，U变大D、I变小，U变小分析与解：此题中变量是R5，由题意知，R5等效电阻变小。简化电路构造可各知，电压表V，电流表A均与R5间接并联，根据“串反并同原那么，电压表V，电流表A读数均与R5变化趋势一样，即
13、两表示数均减小。答案：选D。点评：1近几年高考对电路分析和计算，考察重点一般不放在根本概念理解和辨析方面，而是重在知识应用方面。此题通过5个电阻与电表串、并联构成较复杂电路，关键考察考生简化电路构造、绘制等效电路图能力。然后应用“串反并同法那么，可快捷得到结果。2注意“串反并同法那么应用条件：单变量电路。对于多变量引起电路变化，假设各变量对同一对象分别引起效果一样，那么该原那么结果成立；假设各变量对同一对象分别引起效果相反，那么“串反并同法那么不适用。例4、 如图1所示电路中，闭合电键S，当滑片P向右移动时，灯泡L1、L2亮度变化如何？分析与解：此题中滑动变阻器左右两局部都接入电路，等效电路如
14、图2所示，变阻器R分解得到两变量R1、R2，由图可知：滑片P向右移 R1，R2对灯泡L1：R1R2L1变亮R1与L1并联R2与L1间接串联L1变亮L1变亮 R1R2L2变暗R1与L2间接串联R2与L2串联L2变亮L2亮度变化不能确定对灯泡L2： 由上述分析可知：对L1，变量R1、R2变化均引起L1变亮，故L1将变亮；对L2，变量R1、R2变化引起L2亮度变化不一致，故此法不宜判断L2亮度变化。但假设把变阻器R与L1总电阻合成一个变量R合，那么由上述结论可知，P右移时，R合减小，L2与R合串联，由“串反并同法那么可知，L2亮度变大。三特殊值法与极限法：极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化问
15、题，可将变阻器滑动端分别滑至两个极端去讨论。特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。例5、 在图所示四个电路中，当分别闭合开关S，移动滑动变阻器角头从左端至右端时，能使其中一个灯由暗变亮同时，另一个灯由亮变暗，那么符合要求电路是A图：对灯L1，可由“串反并同法那么判断其变亮；而对L2由于两个变量引起它亮度变化不一致，故“串反并同不适用。现取特殊值法：取L1、L2阻值均为10，变阻器总阻值也为10，电源电动势为6V；然后取极限值：取滑片P置于最左端和最右端时分别两灯实际工作时电压即可判断两灯均变亮。B图：对L1，可由“串反并同法那么判断其变亮；对L2，采用合成变量
16、法，再根据“串反并同法那么可判断其变亮。C图：采用极限值法。滑片P置于最左端时，L1被短路，不发光，而L2两端电压最大，亮度最大；滑片P置于最右端时，L1两端电压最大，亮度最大，而L2被短路，不发光。由此分析可知，该电路符合题目要求。D图：灯L1一直被短路，不发光，不合要求。综上分析有：符合要求电路是C。四、小试身手：1如下图电路中，电源电动势为E，内阻为r。当可变电阻滑片P向b点移动时，电压表V1读数U1与电压表V2读数U2变化情况是：AU1变大，U2变小BU1变大，U2变大CU1变小，U2变小DU1变小，U2变大A1A2VSR1R2R3abE r2.在如下图电路中，E为电源电动势，r为电源
17、内阻，R1和R3 均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V示数分别为I1、I2和U。现将R2滑动触点向b端移动，那么三个 电表示数变化情况是 AI1增大，I2不变，U增大 BI1减小，I2增大，U减小CI1增大，I2减小，U增大DI1减小，I2不变，U减小3.如下图是一实验电路图，在滑动触头由a端滑向b端过程中，以下表述正确是 A路端电压变小 B电流表示数变大C电源内阻消耗功率变小 D电路总电阻变大4.电动势为E、内阻为r电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如下图电路，当滑动变阻器触头由中点滑向b端时，以下说法正确是 C.电压表读数增
18、大，电流表读数减小D.电压表读数减小，电流表读数增大5、在右图所示电路中是定值电阻，是滑动变阻器，当滑键由左端向右端滑动时，各个电表示数怎样变化？ 答案：1、A 2、B3、A解析：当滑片向b端滑动时，接入电路中电阻减少，使得总电阻减小D错；根据，可知总电流在增加，根据闭合电路中欧姆定律有,可知路端电压在减小，A对；流过电流表示数为，可知电流在减小，B错；根据，可知内阻消耗功率在增大，C错。4、A解析：设滑动变阻器触头上局部电阻为x，那么电路总电阻为,滑动变阻器触头由中点滑向b端时，并联支路电阻x增大，故路端电压变大，同时并联局部电压变大，故通过电流表电流增大， 应选项A正确。5、解析：当滑键向
19、右滑动时，由和组成分压器串联段电阻减小，所以电路总电阻减小：根据可知干路中电流强度增大，电流表示数增大，再根据，可知路端电压减小，电压表示数减小。因为为定值电阻，当干路中电流强度增大时，其两端电压随之增大，所以电压表示数增大。根据，因U减小，增大，所以减小，电压表示数减小。当滑动变阻器滑键向右滑动时，左段电阻与并联局部电阻增大，且干路中电流强度增大，根据局部电路欧姆定律可知电压表示数增大，由于为定值电阻，且增大，根据局部电路欧姆定律可知电流表示数增大。根据并联分流原理，通过电流表电流强度为：在上式中，分子为恒量，分母为关于二次函数，且二次项系数小于零，分母有极大值，由此可见，电流表示数先减小后
20、增大。五、规律小结专题三：电路故障分析一、电路故障特点1、断路特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流强度为零，假设外电路中任意两点之间电压不为零，那么这两点间有断点，而这两点与电源联结局部无断点。2、短路特点：电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零。二、电路故障分析方法1、仪器检测法1断路故障判断：用伏特表与电源并联，假设有电压时，再逐段与电路并联，假设伏特表指针偏转，那么该段电路中有断点。2短路故障判断：用伏特表与电源并联，假设有电压时，再逐段与电路并联；假设伏特表示数为零时，该电路被短路；当伏特表示数不为零，那么该电路不被短路或不完全被短路。2、假设法：电路发生某种故障，
21、寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为假设干局部，然后逐一假设某局部电路发生故障，运用电流定律进展正向推理，推理结果假设与题述物理现象不符合，那么故障不是发生在这局部电路；假设推理结果与题述物理现象符合，那么故障可能发生在这局部电路，直到找出发生故障全部可能为止。【例题】如下图，电路中灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各局部电压为：Uab=0，Ubc=U，Udc=0，Uda=U。那么电路故障为 B A变阻器R短路 B变阻器R断路 C灯泡L1断路 D灯泡L1和L2都断路 【例题】如下图，、是三个完全一样小灯泡，串联后接在电压为6V电路中，原来三个小灯泡都正常发光，现在三个小灯泡都不亮了用电压表
22、接在a、c两端时，示数是6V；接在a、b两端时，示数是0接在b、d两端时，示数也是0，那么灯丝断了小灯泡是 B A、这三个小灯泡中某一个B、和 C、和 D、和【例题】如下图电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表读数变小，根据分析，发生故障可能是A AR1断路 BR2断路CR3短路 DR4短路解析：把原电路改画为如下图电路，才便于分析由于电流表示数减小、灯L2变暗，可推知电路中总电流减小，路端电压增大，说明外电阻增大，可排除R3、R4短路可能又灯L1变亮、灯L2变暗，说明灯L1两端电压增大、灯L2两端电压减小，由欧姆定律可判断：只能是R1发
23、生断路答案：A同步练习1在图所示电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表示数变大，那么以下判断中正确是 A、一定是灯L断路，电流表示数变小。 B、可能是灯L短路，电压表示数变大。 C、一定是电阻R断路，电流表示数变小。 D、可能是电阻R短路，电压表示数变大。4在图所示电路中，闭合电键S，灯L不亮，电压表V无示数。假设电路中各处均接触良好，除灯L和电阻R中某一个外，其余元件均完好，那么以下判断中正确是 RLSVAA 一定是电阻R短路，电流表示数变大。B 可能是电阻R断路，电流表示数变小。C 一定是灯L断路，电流表示数变小。D 可能是灯L短路
24、，电流表示数变大。5在如下图电路中，闭合电键后，发现灯L1、L2都不发光，电流表无示数，为了找出发生故障原因，现用电压表进展检测，发现a、b间电压和a、c间电压都为6伏，b、c间电压为零，那么电路故障可能是( )A、 L1断路 B、L1短路 C、L2断路 D、L2短路图176如图示电路中，电源电压不变，闭合电键S，灯L1、L2都发光，一会儿，其中一灯突然熄灭，两个电表中只有一个示数减小，那么产生这一现象原因可能是 (A) 一定是灯L1短路，A表示数减小(B) 可能是灯L1断路，V表示数减小(C) 可能是灯L2短路，V表示数减小(D) 一定是灯L2断路，A表示数减小7在图所示电路中，闭合电键 S
25、 ，灯 L 不亮，电路中各处均接触良好，除灯 L 和电阻 R 外，其余元件均完好。1请判断该电路中存在故障可能是 。请将三种可能填写完整2为进一步确定故障，小明同学将一个电压表正确并联在灯两端，闭合电键 S, 观察电压表示数情况。假设电压表有示数，说明故障是 ； 假设电压表无示数，说明故障是 。3 为进一步确定故障，小华同学再在电路中串联一个电流表，请判断他能否查找出电路故障，并说明理由 。8如下图电路中，电源电压保持不变，闭合电键S后，电路正常工作，一会儿后，电灯突然变亮没有烧毁，那么以下关于电压表、电流表读数判断正确是 A 电压表读数变小，电流表示数变小。 B 电压表读数变大，电流表示数变
26、大。C 电压表读数变大，电流表示数变小。 D 电压表读数变小，电流表示数变大。在如下图电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。过了一会儿，灯熄灭了，电路中各处均接触良好，除电灯L和电阻R外，其它元件均完好，且电灯L和电阻R故障不同时发生。1、请判断该电路中存在故障可能是_。请将三种可能填写完整2、请根据图中电表进一步确定故障原因：A、如果两只电表均无示数，说明故障是_。B、如果两只电表均有示数，说明故障是_。C、如果电路中只有一只电表有示数，说明故障是_。RASV1V2L9在图所示电路中，电源电压保持不变。闭合电键S后，电路正常工作。过了一会儿，三个电表中有一个电表示数变大、一个电
27、表示数变小，那么以下判断中正确是 A 电流表A示数可能变小，灯L一定熄灭。B 电流表A示数一定变大，灯L可能熄灭。C 电压表V2示数可能变大，灯L可能熄灭。D 电压表V2示数一定变小，灯L一定熄灭。RSL在图所示电路中，闭合电键S，灯L不亮。电路中各处均接触良好，除灯L和电阻R外，其它元件均完好。1假设电路中只有一处出现故障，请判断故障可能是_选填“R断路“L断路、“ R短路、或“L短路。 2小明同学为进一步确定故障，将一个电流表正确串联在图18所示电路中，请判断：他_选填“能或“不能查找出电路故障。3小华同学继续进展实验。他在小明已串联好电流表电路中，将电压表V正确并联在灯L两端，闭合电键S
28、，观察电流表和电压表示数情况。请判断：他_选填“能或“不能查找出电路故障。假设闭合电键S，电流表无示数，电压表有示数，说明电路故障是_。10在上图电路中，电源电压不变。闭合电键S，电路正常工作。一段时间后，发现其中一个电压表示数变大，那么 A 灯L一定变暗。B电阻R可能短路。 C灯L亮度可能不变。D电阻R可能断路。LSRV22V1LASRV11如下图电路中，电源电压保持不变。闭合电键S后，电路正常工作。过了一会儿，灯L熄灭，两个电表中只有一个电表示数变小，那么以下判断中正确是 A. 可能是灯L断路，电压表示数变大B. 可能是电阻R断路，电压表示数变小C. 一定是灯L短路，电压表示数变小D. 一
29、定是电阻R短路，电流表示数变大12. 在图所示电路中，电源电压保持不变。闭合电键后，电路正常工作。当滑动变阻器滑片向左移动时，有一只电表示数突然为零。发生这一现象原因，以下判断正确是 。A. 可能R1R2断路。 你 R1R2短路。13在图所示电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。过了一会儿，其中有两个电表示数都变小， 那么以下判断中正确是 A 灯L亮度可能不变。 B 灯L可能不亮。C 灯L亮度一定不变。 D 灯L一定不亮。14.在图所示电路中，电源电压保持不变。闭合电键S，电路正常工作。经过一段时间，电流表突然无示数。假设电路中只有一处故障，且只发生在电阻R1 或R2上。1 该电
30、路中存在故障可能是 。2为进一步确定故障，小强同学用一只完好灯L替换电路中电阻R1，闭合电键S，观察灯亮暗情况。假设灯L亮，说明故障是 ；假设灯L不亮，说明故障是 。答案1C 4C 5A 6D71L短路、R断路、L断路。 2L断路；L短路或R断路。3能。假设电流表有示数，说明L短路；假设电流表无示数，说明R断路。8A；1小灯断路、小灯短路、电阻断路；2A、小灯断路；B、小灯短路。C、电阻断路9A；1L断路或R断路、或L短路。2说明：根据第1题答案判断此题是否正确。3能。L断路。 10B 11A 12A 141Rl断路或R2断路；2 Rl断路；R2断路。课堂练习课后作业作业完成情况学生课堂表现学生主要问题 家长签字：