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全电路欧姆定律题型归类解析

全电路欧姆定律题型归类解析
卢小柱
全电路欧姆定律是恒定电流中的核心内容,也是电学中的重点和高考的热点。

关于全电路欧姆定律的题型,可以归纳为下面几种,供同学们参考。

1、动态分析题
当闭合电路中某个用电器的阻值发生变化时,将引起电路中的电流、路端电压、电源的输出功率等其它物理量的变化。

这时,可根据全电路欧姆定律进行定性讨论判断。

例1 如图1所示的电路中,电源的电动势为ε、内阻为r 。

当可变电阻的滑动片P 向b 点移动时,电压表V 1读数的U 1与电压表V 2的读数U 2的变化情况是:(94年全国)
(A)U 1变大,U 2变小 (B)U 1变大,U 2变大 (C)U 1变小,U 2变小 (D)U 1变小,U 2变大
解析:由图可知,当滑片P 向b 点移动时,电路总电阻增大,根据欧姆定律I=
r
R +ε得电路总电流减小,电源内电压U=Ir 减小,路端电压U=ε-Ir 增
大,故电压表V 1 的读数增大,电压表V 2的读数U 2=IR 2 减小,故选项A 正确。

小结:这类题通常可用如下思路来解决:某个电阻变化⇒电路总电阻变化⇒电路总电流变化⇒内电压变化⇒路端电压变化⇒…。

2、电路计算题
例 2 一台电炉在额定电压下的功率为P 0=400W,电源在不接负载时的路端电压与电炉的额定电压相同。

当电炉接到电源上时,电炉实际消耗的功率为P 1=324W.若将两个这样的电炉并联到电源上,两电炉实际消耗的总功率是多少?(91年上海)
解析:设电炉的额定电压为U 0,电阻为R,电源的电动势为ε=U 0,内阻为r ,根据P=U 2/R=I 2R 得:
P 0=R
U 2
0 …① P 1=I 12
R=R r R U 20)(+=220)/1(1R r R U + …②
P 2=I 22R/2=2/)2/(
2
0R r R U +=
22
0)21(21R
r
R
U + …③
由①②式可得:
9
1
10=-=P P R r …④ 将①式和④式代入③得,两电炉的实际功率为: P 2=
2)9
121(2400
+=535.5W 。

小结:关于电路计算题,先要通过认真的审题,寻找“突破口”,例如本题中的“电源在不接负载时的路端电压与电炉的额定电压相同”即告诉了电源电动势为U 0,然后利用欧姆定律和功率等有关公式求解。

3、电容器关联题
电容器的作用是贮藏电量,电量大小与其两端电压有关,当加在电容器两端的电压发生变化时,电容器中的电量就要发生变化,因此在交流电路中,电容器中的电量是不断变化的。

而在直流电路中,
图1
电容器的电量是相对稳定的,相当于该处电路断路。

例3 如图2所示的电路中,电源的电动势恒定,要想使灯泡变暗,可以(97年全国) (A )增大R 1 (B )减小R 1
(C )增大R 2 (D )减小R 2
解析:分析电路,因接有电容器C 的支路相当于断路,故可画等效电路如图3.由图可看出,要灯泡变暗,即要求灯泡两端的电压变小,而灯泡R 与R 2并联,由动态题分析方法可知:当R 1增大(或R 2减小)时,
灯泡两端都要降低,满足要求,故AD 正确。

例4 在如图4所示电路中,ε=10V ,R 1=4Ω,R 2=6Ω,C=30μF ,电池内阻可以忽略。

(1)闭合开关K ,求稳定后通过R 1的电流。

(2)然后将K 断开,求这以后流过R 1的电量。

(91年)
解析:(1)当K 闭合后,根据欧姆定律,流过R 1的电流为:I=2
1R R +ε
=1A.
(2)当K 闭合时,C 与R 2并联,其电压为 U=U 2=
ε212R R R +=ε5
3
.
当K 断开后,C 两端的电压为:U '=ε 所以流过R 1的电量为∆Q=CU '-CU=C ∆U=
εC 5
2
=1.2⨯10-4C 小结:对于与电容器相关联的试题,若不讨论电容器的有关量,则可将电容器断开,再画等效电路图来处理;若要计算电容器中有关电量等的变化,则要先分析电容器两端电压的变化,再利用∆Q=C ∆U 来计算。

4、电路设计题
例5 有两只电压表A 和B,量程已知,内阻不知等于多少;另有一节干电池,其内阻不能忽略,但不知等于多少。

只用这两只伏特表、电键和一些连接用导线,能通过测量计算这节电池的电动势(已知电动势不超过伏特表量程)
(1)画出你测量时所用的电路图;
(2)以测得的量作为已知量,导出计算电动势的式子。

解析:因为要测量电池的电动势,必须用到闭合电路,而这里除了电压表外,没有其它的用电器,故应想到电压表跟电池串联的方法来测量。

测量电路如图5所示,设伏特表的内阻为R A 和R B ,电池的电动势为ε,内阻为r ,先将伏特表A 串入电路中,记下其示数U A ,由欧姆定律有:
ε=U A +U A r/R A … ①
然后将伏特表B 同时串入电路中,记下两表的示数U A '和U B ,同样有 ε=U A '+U B +U A 'r/R A …② 由①②解得:ε=
'A
A B
A U U U U - 小结:对于利用欧姆定律设计电路的试题,先要想到构造一个较好的闭合电路,再利用欧姆定律等公式进行讨论和计算。

5、综合分析题
例6 在如图6电路中,电键K 1、K 2、K 3、 均闭合,C 是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P .断开哪一个电键后P 会向下运动?
图2
图4
图5
(A)K1(B)K2(C)K3(D)K4
解析:因电阻R1、R2中无电流,可以去掉,故电容器相当于与R3并联,
其电压U=U3,所以,K3断开后,电容器的电压减小为零,电容器放电,两极
板间电场强度为变为零,油滴向下运动。

而其它电键断开时,都不影响电容
P
器两端的电压。

故选C正确。

小结:关于电流与电场、动力学等的综合题,要从物体受力分析的角度
出发,得出电压的变化,然后由欧姆定律进行有关分析。

图6。

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