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电动势
电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。要注意理解:
(1)是由电源本身所决定的,跟外电路的情况无关。
(2)物理意义:电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能或理解为在把1 库仑正电荷从负极(经电源内部)搬送到正极的过程中,非静电力所做的功。
(3)注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述其他形式的能转化成电能的物理量,是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为其他形式的能的物理量,是反映电场力做功的特性。
闭合电路的欧姆定律
(1)意义:描述了包括电源在内的全电路中,电流强度与电动势及电路总电阻之间的关系。
(2)公式:;常用表达式还有:I=E/(R r)
电压与电阻关系
闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定,对一定的电源,r视为不变,因此,的变化总是由外电路的电阻变化引起的。
还可将路端电压表达为:以r为参量的U--I图像。
这是一条直线,纵坐标上的截距对应于电源电动势,横坐标上的截距为电源短路时的短路电流,直线的斜率大小等于电源的内电阻。
输出功率与外电阻关系
恒定电源输出最大功率的三个等效条件是:
(1)外电阻等于内电阻。
(2)路端电压等于电源电动势的一半。
(3)输出电流等于短路电流的一半。
除去最大输出功率外,同一个输出功率值对应着两种负载的情况。一种情况是负载电阻大于内电阻,另一种情况是负载电阻小于内电阻。显然,负载电阻小于内电阻时,电路中的能量主要消耗在内电阻上,输出的能量小于内电阻上消耗的能量,电源的电能利用效率低,电源因发热容易烧坏,实际应用中应该避免。
同种电池的串联
n个相同的电池同向串联时,设每个电池的电动势为,内电阻为r,则串联电池组的总电动势,总内电阻,这样闭合电路欧姆定律可表示为,串联电池组可以提高输出的电压,但应注意电流不要超过每个电池能承受的最大电流。
电阻的测量
(1)伏安法:伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律,测量电路有安培表内接或外接两种接法:
两种接法都有系统误差,所以为了确定实验电路,一般有两种方法:一是比值法,二是试接法。
(2)欧姆表:欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。
(3)用安培表和伏特表测定电池的电动势和内电阻。
如图1所示电路,用伏特表测出路端电压,同时用安培表测出路端电压时流过电流的电流I1;改变电路中的可变电阻,测出第二组数据;根据闭合电路欧姆定律,列方程组(如图2)
解之,求得(如图3)
上述通过两组实验数据求解电动势和内电阻的方法,由于偶然误差的原因,误差往往比较大,为了减小偶然因素造成的偶然误差,比较好的方法是通过调节变阻器的阻值,测量5组~8组对应的U、I值并列成表格,然后根据测得的数据在U--I坐标系中标出各组数据的坐标点,作一条直线,使它通过尽可能多的坐标点,而不在直线上的坐标点能均等分布在直线两侧,如图所示:这条直线就是闭合电路的U--I图像,U是I的一次函数,图像与纵轴的交点即电动势,图像斜率为电阻r。 2100433B
闭合电路中的能量转化:
E=U Ir
EI=UI I^2R
P释放=EI
P输出=UI
纯电阻电路中
P输出=I^2R
=E^2R/(R r)^2
=E^2/(R 2r r^2/R)
当 r=R时 P输出最大,P输出=E^2/4r
(均值不等式)
全电路欧姆定律(闭合电路欧姆定律)公式:I=E/(R r)
其中E为电动势,r为电源内阻,内电压U内=Ir,E=U内 U外
适用范围:纯电阻电路
一 客厅吊顶的设计原则1.家居装修设计中,客厅吊顶不仅对整个居室起到装饰作用,还对家居布局讲究有一定的影响。传统文化认为,吊顶是天的象征,设计合理的客厅吊顶能让家人心情愉悦,身心健康。2.一般住宅层高...
R44是电阻,mic就当做一个对声音敏感的可变电阻就可以了,获得信号的原理就是跟其他的一个固定电阻串联分压,然后输入一个高输入阻抗的前级放大器。图中不知道MIN MAS是什么东西,信号幅度调节?
闭合电路 :
电源是提供电能的,用电器是消耗电能的,导线是输送电能的,开关是控制电流通断的。
电源一般有电池和发电机,用电器就是像灯泡一类的。
闭合电路动态分析
第 1 页(共 20页) 2017 年 04月 20 日闭合电路动态分析 一.选择题(共 25小题) 1.如图所示,当交流电源的电压(有效值) U=220V,频率 f=50Hz,3 只灯 L1、L2、L3的亮度相同( L 无直流电阻),若将交流电源的频率变为 f=100Hz,则( ) A.L1灯比原来亮 B.L2灯比原来亮 C.L2灯和原来一样亮 D. L3灯比原来亮 2.如图是用电流传感器(电流传感器相当于电流表,其电阻可以忽略不 计)研究自感现象的实验电路,电源的电动势为 E,内阻为 r,自感线圈 L的自感系数足够大,其直流电阻值大于灯泡 D的阻值,在 t=0 时刻闭合 开关 S,经过一段时间后,在 t=t 1时刻断开开关 S.在选项图所示的图象 中,可能正确表示电流传感器记录的电流随时间变化情况的是( ) A. B. C. D. 3.为研究电阻、电容和电感对交变电流的影响,李老师设计
闭合电路的动态分析
闭合电路的动态分析 1、 总电流 I 和路端电压 U 随外电阻 R的变化规律: 当 R增大时, I 变小,又据 U=E-Ir 知, U 变大。当 R增大到 ∞时, I=0,U =E(断路)。 当 R减小时, I 变大,又据 U=E-Ir 知, U 变小。当 R减小到零时, I=E r ,U=0(短路) 2、 所谓动态就是电路中某些元件 (如滑动变阻器的阻值) 的变化,会引起整个电路中各部 分相关电学物理量的变化。 3、 解决这类问题必须根据欧姆定律及串、 并联电路的性质进行分析, 同时,还要掌握一定 的思维方法,如程序法,直观法,极端法,理想化法和特殊值法等等。 4、 基本思路是 “部分→整体 →部分”,从阻值变化的部分入手, 由欧姆定律和串、 并联电路 特点判断整个电路的总电阻,干路电流和路端电压的变化情况,然后再深入到部分电路中, 确定各部分电路中物理量的变化情况。 例题 在如图所示的
定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素即电源的电动势和闭合回路的总电阻,这是一对矛盾在电路中的统一。变式E=U外 U内=I (R r)则说明了在闭合电路中电势升和降是相等的。
①用电压表接在电源两极间测得的电压是路端电压U外,不是内电路两端的电压U内,也不是电源电动势,所以U外
③式E=I (R r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。U外=E-Ir和E=U外 U内适用于所有的闭合电路。
①内电路:电源内部的电路叫做闭合电路的内电路。
②内阻:内电路的电阻叫做电源的内阻。
③内电压:当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用U内表示。
④外电路:电源外部的电路叫闭合电路的外电路。
⑤外电压:外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用U外表示。
⑥电动势:电动势表示在不同的电源中非静电力做功的本领,常用符号E(有时也可用ε)表示。
含有电源的闭合电路。
I=E/(R+r)=(Ir+U)/(R+r)
I-电流安培(A) E-电动势伏特(V) R-电阻欧姆(Ω)
r-内电阻欧姆(Ω) U-电压伏特(V)
其中E为电动势,R为外电路电阻,r为电源内阻,内电压U内=Ir,E=U内+U外。
只适用于纯电阻电路路端电压与外电阻的关系。
①当外电阻R增大时,根据I=E/(R+r)可知,电流I减小(E和r为定值),内电压Ir减少,根据U=E-Ir可知路端电压U增大。
特例:当外电路断开时,R=∞,I=0,Ir=0,U=E。即电源电动势在数值上等于外电路开路时的电压。
②当外电阻R减少时,根据I=E/(R+r)可知,电流I增大(E和r为定值),内电压Ir增大,根据U=E-Ir可知路端电压U减小。
特例:当外电阻R=0(短路)时,I=E/r,内电阻Ir=E,路端电压U=0。(实际使用时要注意防止短路事故发生)
电路状态 | 电路的总电阻 | 电路中的电流 | 电源的端电压 | 电源的内电压 |
开路 | ∞ | 0 | E | 0 |
通路 | R+r | E/(R+r) | IR=E-Ir | Ir |
短路 | r | E/r | U=0 | E=Ir |
负载是指连接在电路中的电源两端的电子元件.把电能转换成其他形式的能的装置叫做负载。
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为热能的定律。内容是:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电的时间成正比。
焦耳定律数学表达式:Q=I2×Rt(适用于所有电路);对于纯电阻电路可推导出:Q=W=PT;Q=UIT;Q=(/R)T
电场力做的功叫电功,.电场力做功使电荷定向移动产生电流。
电流所做的功跟电压、电流和通电时间成正比。电流所做的功叫做电功,如果电压U的单位用伏特(V),电流I的单位用安培(A),时间t的单位用秒(S)。电功W的单位用焦耳(J),那么,计算电功的公式是:
W=pt=UIt=uq(q为电荷)
电流在某段电路上所做的功,等于这段电路两端的电压、电路中的电流和通电时间的乘积
在纯电阻电路(无电动机)中的公式
(1)W=Q=Rt(Q为电热,一般在串联电路中使用)
(2)W=Q=(/R)t (一般在并联电路中使用)
电功率
作为表示消耗电能快慢的物理量,一个用电器功率的大小数值上等于它在1秒内所消耗的电能。如果在"t"(SI单位为s)这么长的时间内消耗的电能"W"(SI单位为J),那么这个用电器的电功率就是P=W/t(定义式)电功率等于导体两端电压与通过导体电流的乘积。
(P=U·I)对于纯电阻电路,计算电功率还可以用公式P=I^2 R和P=U^2 /R。
每个用电器都有一个正常工作的电压值叫额定电压,用电器在额定电压
下正常工作的功率叫做额定功率,用电器在实际电压下工作的功率叫做实际功率。
1瓦特(1W)=1焦/秒(1J/s)=1伏·安(1V·A)
①W-电能-焦耳(J)②W= 1kw·h=3.6×10^6J
t-时间-秒(s) t=1小时(h)=3600秒(s)
P-用电器的功率-瓦特(W)P=1kw=1000w
直流电能的传输过程
在直流电路的情况,在导线内,电源产生的纵向电场把作用力施加于金属导线内的自由电子,静电场的电势差驱动了电子,形成了电流。电子的势能转化为电子的动能,消耗了电功率;同时,电池的化学能产生了电动势,补充了电能,完成了能量的转化和守恒。所以,直流电能完全是在金属导线内部传输的。
由于直流电路内的电位差以及电流,在金属导线界面外产生了稳定的环型磁场以及静电场。所以,坡印廷矢量仅仅是数学上的定义,事实上没有形成真实的能流,也就是说,没有电磁能流从导线外部传输到导线内部。
在直流电路中,电功率P = IV, 单位体积的电功率密度为:p =J ·E
当电路中的电流最大时定值电阻上消耗的功率最大。当为滑动变阻器时分析要看具体的情况,可结合电源的输出的最大功率的关系,把滑动变阻器以外的电阻看做电源的内电阻,此时电路可等效成为一个新电源和滑动变阻器组成的新电路,然后利用电源输出的最大功率的关系分析即可。
内容
闭合电路里的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比 。
公式
I=E/(R r)
路端电压与外电阻
(1)当外电阻R增大时,根据I=E/(R r)可知,电流I减小(ε和r为定值),内电压Ir减小,根据U=ε-Ir可知路端电压U增大。
特例
当外电路断开时,R=∞,I=0,Ir=0,U=ε。
(2)当外电阻R减小时,根据I=E/(R r)可知,电流I增大,内电压Ir增大,根据U=ε-Ir可知路端电压U减小。
特例
当外电阻R=0(短路)时,I=E/r,内电压Ir=ε,路端电压U=0。