电路动态分析例谈
电路动态变化的常见情况及分析方法

电路动态变化的常见情况及分析⽅法2019-08-29电路动态分析是电学中⼀类⾮常典型的题型,它能综合考查学⽣对闭合电路欧姆定律的掌握,对电路结构的认识,以及对串、并联电路的基本特点等知识的应⽤,是⼀类考查学⽣分析能⼒、推理能⼒的好题.对不同的动态电路,引发的变化原因不同,但在分析⽅法上都⼤同⼩异.⼀、引起电路动态变化的原因归结起来,引起电路动态变化的原因有如下⼏种情况:1.滑动变阻器滑⽚的位置改变2.电路中开关的闭合、断开、或者换向3.⾮理想电表对电路的测试4.电容器结构的改变5.电路出现故障(断路或短路)6.电路中有传感器等敏感元件⼆、电路动态变化的基本分析⽅法1.程序法(1)基本思路:电路结构的变化,引起某部分电阻R的变化,引起总电阻R总的变化,引起⼲路电流I总的变化,引起路端电压U端的变化,引起固定⽀路上电流和电压的变化.(2)判定总电阻变化情况的规律a.当外电路的任何⼀个电阻增⼤(减⼩)时,电路的总电阻⼀定增⼤(减⼩)b.若开关的通、断使串联的⽤电器增多时,电路的总电阻增⼤;若开关的通、断使并联的⽀路增多时,电路的总电阻减⼩.图1c.如图所⽰分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中⼀段与⽤电器并联,另⼀段与并联部分串联.设滑动变阻器的总电阻为R0,灯炮的电阻为R灯,与灯泡并联的那⼀段电阻为R,则分压器的总电阻为:R总=R0-R+RR灯R+R灯=R0-R2R+R灯=R0-11R+R灯R2.由此可以看出,当R减⼩时,R总增⼤;当R增⼤时,R总减⼩.2.极限法:因变阻器滑⽚滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑⾄两个极端去讨论,进⽽得出⼀般变化情况的⽅法.3.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,从⽽得出⼀般结论.三、例析图2例1如图所⽰,电源电动势E=8V,内阻不为零,电灯A标有“10V,10W”字样,电灯B标有“8V,20W”字样,滑动变阻器的总电阻为6Ω,闭合开关S,当滑动触头P由a端向b端滑动的过程中(不考虑电灯电阻的变化)A.电流表的⽰数⼀直增⼤,电压表的⽰数⼀直减⼩B.电流表的⽰数⼀直减⼩,电压表的⽰数⼀直增⼤C.电流表的⽰数先增⼤后减⼩,电压表的⽰数先减⼩后增⼤D.电流表的⽰数先减⼩后增⼤,电压表的⽰数先增⼤后减⼩解析图⽰电路是滑动变阻器R上部分与灯泡A串联,下部分与灯泡B串联,然后再并联,当P位置改变,导致总电阻变化,从⽽引起电流表、电压表⽰数变化.要知道P由a端向b端滑动过程中,总电阻怎样变化,必须要知道两灯泡的电阻.由P=U2R得:R=U2P,所以,RA=10210Ω,RB=8220Ω=3.2 Ω.⼜知R滑=6Ω,所以P由a端向b端滑动过程中,上⾯⽀路的电阻总⼤于下⾯⽀路的电阻,且相差越来越⼤,故R总减⼩.由此可直接判断出电压表⽰数减⼩,电流表⽰数增⼤.正确答案为A.点评本题属于滑动变阻器滑⽚位置变化⽽引起的电路动态变化,由于是双臂环路问题,故采取了算出具体数值,由极端法讨论的分析⽅法.例2如图所⽰,⼀理想变压器原线圈接⼊交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为固定电阻,开关S是闭合的,V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3.现断开S,U1数值不变,下列推断中正确的是().图3A.U2变⼩,I3变⼩B.U2不变,I3变⼤C.I1变⼩,I2变⼩D.I1变⼤,I2变⼤解析因为U1不变,由U1U2=n1n2可得U2不变,断开S后,副线圈所在电路电阻R变⼤,由I2=U2R可知,电流I2减⼩.由U1I1=U2I2得I1=U2I2U1,故I1减⼩.电阻R3两端电压U3=U2-I2R1,故U3变⼤,I3=U3R2变⼤.综合可得正确答案为B、C.点评本题是由于电路中开关断开,引起电阻变化,导致各部分电阻上的电压和通过的电流变化.由程序法进⾏动态电路分析的问题.图4例3两个定值电阻R1、R2串联后接在输出电压U稳定且等于12 V的直流电源上,有⼈把⼀个内阻不是远⼤于R1、R2的电压表接在R1两端,如图所⽰,电压表的⽰数为8V.如果他把此电压表改接在R2两端,则电压表的⽰数将().A.⼩于4VB.等于4VC.⼤于4V⼩于8VD.等于或⼤于8V解析电压表在电路中有双重⾝份,⼀⽅⾯,它能显⽰⾃⾝两端的电压,另⼀⽅⾯,它⼜有⼀定的电阻.此题中电压表先与R1并联,读数为8V,则R2上分得的电压为4V.⽽当电压表与R2并联时,其并联后的电阻要⽐R2⼩,⽽此时R1的阻值要⽐原先R1与电压表并联的阻值⼤,此时R1分得的电压⼤于8V,R2与电压表并联后分得的电压⼩于4V.正确答案为A.点评⾮理想电表接⼊电路中时,相当于改变了电路结构,从⽽使各部分电压、电流发⽣相应变化.注:本⽂为⽹友上传,不代表本站观点,与本站⽴场⽆关。
动态电路分析方法

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,
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
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
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 根据闭合电路的变化。 (利用电动势不变)
R外总 r
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
例谈电容器和变压器的动态分析

间距离减小 时 , 由 E:U/ 可知 , E增大 , 角也 应增大 。
n
开关 S断开时 , 电容 器两板 所带 电荷量一定 , 由C 一 T T —
U
大, 选项 A 正确 ; S由 b合 到 n时 , 与上述情 况相 反 , P 将减 少 , 选项 B正确 ; P 上滑 时 , R增大, P 一 / R减
小, 又P = = = P 且 P = = = , U , 因 而 减 小 , 选 项 C错 误 ;
及 E一
‘ 士丁 【 K“
可知 E一塑 与 d无关 , 无论 两极板是
£
U 增大 , 由 一 可知 , Uz 增大, z 一 , z 随之增 大 , 由 / 。 一 / 可知 , 也增 大 , 选项 D正确 , 即本题 正 确选项为 A、 B 、 D。 ( 责任编辑 易志毅)
定, 即I 一
( 副制 原) 。( 3 ) 负载制 约 : ①副线 圈 的输
出功率 P 由用户负载决定 P 。 一P 负 +P 负 。 …… ; ② 副线
圈中 的电 流 由 用户负 载及电 压U 2 确定, 即I 一筹。 D
U 9
号 u 一 ; u ② 平 行 板 电 容 器 电 容 的 决 定 式 c 一 L 士 n K ¨ 或 c 。 C
E 的变化 。保持开关 S闭合 , 两板 正对 面积 的变 化仅改 变 电器 的电容 ( 减小 ) 和带电量 ( 减少) , 加 在板 间的 电压 不变 , 板 间距不 变 , . ‘ . 场 强 E不 变 , 故 0 角不 变 ; 当两板
变压器 , S为单 刀双 掷开关 , P为滑
高中物理例谈电路中的动态变化问题

例谈电路中的动态变化问题浙江省温州中学(325014) 胡世良稳恒电路中的动态变化, 是指当外电路上的某一局部电路发生变化时,所引起的电路中干路和支路上的电流、电压、功率等物理量的变化,由于此类问题涉及到电路结构的分析、串并联电路的电压 、电流关系、全电路欧姆定律和部分电路欧姆定律、电动率等公式的综合应用,有时还可能会出现非单调变化的问题,加之电路元件通常较多,所以一直是学习的难点之一。
需要分析的电路中的变化通常可以分为:电表的示数变化、灯泡的明暗变化、电路中某点处电势高低变化和电容器带电量的变化等,造成电路动态变化的因素通常有两个:滑动变阻器滑片的移动和开关的开合。
分析此类问题的基本方法是:从已知条件出发,逐步推理循着规律,一步一个结论,结论又作为已知条件向下推理,直到找出已知条件与待求量之间的关系,具体步骤如下:一 、分析电路结构,搞清电阻元件间的连接方式这类问题中电表多为理想电表,当电路元件较多、结构较为复杂时,可首先对电路作如下简化:电压表及电容器作开路处理,电流表作短路处理,这样电路中仅剩下电阻、开关、电源等基本电路元件,则可很容易搞清整个电路的电阻连接关系。
二、从电路动态变化的源头开始,分析全电路电阻R 总(注意一般有电源内电阻存在)的变化1、若变化的起因是开关的开合,可分别画出在开关闭合、断开两种状态下的电路图,从开关所在处的局部电路变化开始,分析得出全电路总电阻R 总的变化;若变化的起因是滑动变阻器滑片的移动则首先判断出变阻器哪一部分接入电路,然后从滑动变阻器自身电阻的变化开始,从局部到整体,得出全电路电阻R 总的变化2、 几个常用的规律⑴几个电阻相并联,其中一条支路电阻变大(减小)时,总电阻增大(减小) 如图1所示,设AB 间总电阻为R AB ,a 、p 间电阻为R ap ,则有: ap AB R R R 1111+=当滑片P 从a 向b 滑动时,R ap 增大,所以R AB 增大。
电路动态分析问题、含容电路专题

读数辞I典如。何变化:
ABCm、、、oTgrrhVVVaeem减增减bmto小大小ohakra,,,.sneI用IIe减增增m法小s大大to一be览Ermore
a diRct1ionaryRt3habn
V R2
Aa
a
D、V增大,I减小
[D ]
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4
3、在如图所示的电路中,R1、R2、R3和R4 皆为定值电阻,R5为可变电阻,电源的电动 势为E,内阻为r。设电流表A的读数为I, 电压表V的读数为U。当R5的滑动触点向图 中a瑞移动时, 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,U变小
7
含电容器电路
R1
R2
E
• 处理含电容器电路的一般规律:
S C
• 1、电容器在直流电路中是断路的,分析 电路结构时可从电路中删去
• 2、电容器两极间的电压等于与它并联的 电路两端的电压。
• 3、与电容器串联支路中的电阻无电流。
• 4、当电路发生变化时,电容器两极板间 的电压发生变化,其所带电量也将发生相
P出U R
P总 E Rr
(最后一个等号只适用于外电路为纯电阻电路)
三、电源的输出功率
R
P I R 出 2
I
Er
E 2R ( R r )2
E2
(R
r )2 R
4r
1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大
Pm
E2 4r
三、电源的输出功率
1、当外电阻等于内电阻时电源的输出功率最大
Pm
E2 4r
•
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6
5、如图所示,电源E的电动势为3.2V,电阻R
动态电路的分析

06
动态电路的应用实例
滤波器设计
滤波器类型
包括低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等,用 于实现不同频率信号的通过或抑制。
滤波器设计原则
根据所需的频率特性,选择合适的滤波器类型和元件参数,以满足 信号处理的要求。
滤波器性能指标
包括通带范围、阻带范围、过渡带宽度和群延迟等,用于评估滤波 器的性能。
二阶RLC电路在输入信号作用下,其输出信号同样会产生振荡。通过调整电感L、 电容C和电阻R的值,可以改变振荡的频率和幅度。
高阶电路的响应
高阶电路的分析方法
高阶电路的响应特性通常需要采用数值分析方法进行求解,如拉普拉斯变换、有限元法等。
高阶电路的应用
高阶电路在通信、控制等领域有广泛应用,如滤波器、放处理,改善音质和音效。
电力电子
用于转换和控制系统中的电能 ,实现高效、可靠的电力供应
。
02
动态电路的基本原理
电容与电感
电容
存储电能的一种元件,其特性是电压 与电流的相位差为90度。
电感
存储磁场能量的元件,其特性是电流 与电压的相位差为90度。
电压与电流的瞬态过程
感谢您的观看
频域分析法是一种将时域问题转换为频域 问题进行分析的方法。
通过傅里叶变换将时域中的电压和电流转 换为频域中的复数形式,然后求解电路的 频率响应。
优点
缺点
能够得到电路的频率响应特性,适用于分 析谐波和滤波器等电路。
对于非线性电路和瞬态响应分析较为困难 。
复平面分析法
定义 步骤 优点 缺点
复平面分析法是一种利用复平面上的极点和零点分析电路的方 法。
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 。
动态电路分析

练习1:如图所示电路,已知电源的电动势E和 内电阻r恒定,R1、R2是定值电阻,R3是滑动变 阻器。当滑动头从a移到b,各个电表的示数如 何变化?
练习2:如图所示电路中,A、B、C、D是四只相 同的电灯,当滑动变阻器的滑片下滑时,各灯 的亮度怎样变化?
练习3:如图所示,当滑动变阻器R3的滑片C向B 方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电 表内阻对电路的影响不计)
3、半定量的动态电路
例3:在如图所示电路中,闭合电键S,当滑动变 阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的 示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2 和U3表示,电表示数变化量的大小分别用△ I 、 △U1、△U2和△U3表示.下列比值正确的是
U1 U 1 A. I 不变,I 不变
U2 C. I
动态电路分析思路和方法:充分运用闭合电路和部 分电路欧姆定律,结合串、并联电路特点、电功和 电功率知识进行分析。
解决这类问题的常见方法如下: ①先搞清电路连接情况; ②弄清各电表测量哪段电路的哪个物理量; ③考察电路的变化(如滑动变阻器滑动、开关断 开闭合等)而引起的电路电阻如何变化; ④判断电路总电流I及电路路端电压U如何变化; ⑤再根据串并联电路的特点、欧姆定律、电功率 等公式判断所求物理量的变化。
AD
练习3:如图所示,电源电动势为E,内阻不计。 滑动变阻器总阻值为R=50Ω,定值电阻R1=30Ω, R2=20Ω,三只电流表都是理想电流表。滑动变阻 器的滑动触头P从a向b移动过程中,下列说法中正 确的是 A.电流表A的示数先增大后减小 C B.电流表A1的示数先增大后减小 C.电流表A2的示数逐渐增大 D.滑动触头P移到a端时电流表A的示数最大
A
练习2:如图所示电路中,电源的内电阻为r,R1、 R3、R4均为定值电阻,电表均为理想电表。闭合 电键S,当滑动变阻器R2的滑动触头P向右滑动 时,电表的示数都发生变化,电流表和电压表 的示数变化量的大小分别为I、U,下列说法 正确的是 A.电压表示数变大 B.电流表示数变小
原创3:电路的动态分析

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:
解析:保持开关S闭合,把滑动变阻器R1的滑片向上滑动,电路中的 总电阻变小,电流变大,电流表A的示数变大,由U=IR3知电压表V 的示数变大,A正确;保持开关S闭合,滑动变阻器R1的滑片不滑动, 则电容器两极板间的电压不变,R2中没有电流通过,B错误;若保持 开关S闭合,拉开电容器两极板之间的距离,电容器的电容变小,两
1.电源负极接地,说明了什么?
审题 2.变阻器的滑片P由a向b移动,它的有效电阻如何变化?
析疑 外电路的总电阻如何变化?整个电路的总电流如何变化?
3.如何判断流过如何判断电压表、电流表示数?
解析:滑动头P自a端向b端滑动的过程中,滑动变阻器的电阻减小,电路
总电阻减小,由闭合电路的欧姆定律可得,干路电流增大,由UR1=IR1可 知R1两端电压即电压表的示数变大,选项A错误;由U=E-Ir可知路端电 压U减小;由UR2=U-UR1可得R2两端的电压减小,又由I2=URR22 可得流过R2
方法提炼
电路稳定时电容器的处理方法
电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同 支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作 用,与电容器串联的电阻视为等势体,电容器两端 的电压为与之并联的电阻两端的电压。
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等得 出原线 圈功率增大 。 ( 责任 编辑 易志毅 )
方 法小 结 : 1 . 根 据闭合 电路 欧姆定律 以及 串并联 电 路 的 电压 、 电流 关 系从 部 分到整 体 , 再 到部 分 的程 序进 行推理 。 2 . 根据 电路 的串并联 关系 , 用 串反并 同 的结论 直接 分析 。
上端移 动 时 , 判 断 电路 中的电压表 、 电流 表 的示数如 何
变化?
图 2 A . 保持 己 Nhomakorabea 及 P的位置不变 , s由 a 合 到 b时 , J 将
增 大
B . 保持 P的位置及 U 不变, s由 b合到 a时 , R消
耗的功率增大
C 保持 不变 , S合在 a 处, 使 P上滑 , 将增大 D . 保持 P的位 置不 变 , s合 在 a处 , 若己 , 增大 , 则
分析 : l _ P向上滑 , R 3 接入 电路 的电阻增 大一 电路
的总 电阻增大 一 干路 电流 J 减 小一 电源 内 电压 减小 一 由于路 电流 ¨喊小 得 , 电阻 R 两 端 电压减 小 。根据 串 联分 压得 出 R 。 和R 。 并联 电压 U增 大。至此 , 已判 断 出 V 示数增 大 、 、 , 2 示数 增大 。根 据 欧姆定 律可求 出通 过 R 的电流增大 , 根据并联 分 流可求 出通过 的 电流 减
物 理 ・专题探讨
电 路 动 态 分 析 例 谈
江 苏扬 州市邗 江 区公 道 中学 ( 2 2 5 1 1 9 ) 梁 明飞
在近些年 的高考物理试题 中, 电路 动态 分析类题 型 在选择题 中经常 出现 。本 文对 直 流 电路动 态分 析和 含 有变压器 的交流 电路 的动态分析题进行分析说 明。
将增 大
图 1
分析 1 : 解决此类问题应先弄清 电路构 成 。本题 中 , R 和 R 。 并联 , 然后 与 尺 、 电源 串联 。其 中电流表 A测 的是 中的 电流 , 电压 表 V 2 测量 R 和 并 联 的 电 压, 电压表 V 测量路 端电压 。
分析: 这类 问题应 该先 分析 变压 器原 线 圈 、 副线 圈 及 副线 圈电路 。例如 当保持 U 及 P的位置不变 , S由 a 合 到 b时 , 原 线圈匝数 , z 减小, 由于变压器 电压 和匝数 成正 比, 所 以副线 圈电压 增大 , 在副线 圈中的 电流 增大 , 功率 P 增大, 最后 由原 线 圈 、 副线 圈 电流 和匝数 成反 比得 出原线 圈电流 J 增大, 根据理想变压器功率 相
的阻值变化 , 2 . 根 据 电路 的 串并 联得 出总 电阻 的变化 , 3 . 根据 闭合 电路 欧姆定律 分析 干路 电流的变化 情况 , 4 . 根据欧姆定律 及 串联分 压 的关 系得 出各 部分 电压 的变
化, 5 . 最后根据并联分 流得 出各 支路 的电流变化 。
【 例 1 】 如 图 1所 示 , 当滑动 变阻器 的滑动片 P 向
二、 交 流 电路 的 动态 分 析题
这类题考察 的是变压 器 由于线 圈 的匝数发生 变化 , 或者副线圈 中电路 电阻发 生变化而 引起 的各部分 电压 、 电流 、 功率 的变化 。解决此类 问题 的方法是 由原线 圈到
6 5
E _ l I I 】 a i l : z x c k l k @1 6 3 ・ c 。 I p
一
副线圈再到 原线 圈 。l _ 根 据 变 压 器 电 压 和 匝 数 的关 系
、
直 流 电路 动 态 分 析 题
分析 出副线圈 的变化 ; 2 . 对 副线 圈应用 欧姆 定律 求 出副线圈 电流 、 功率的变化 ; 3 . 根 据变压 器 电流 和匝数 、 功率的关系求 出原线圈 电流 、 功率的变化 。
【 例 2 】 如 图 2所示 为一理 想变压 器 , S为单刀 双 掷 开关 , P为滑动变阻 器 的滑 动触 头 , ( , , 为加 在原线 圈 两端 的电压 , 为原线圈中的电流强度 , 则( ) 。
这类题主要考查外 电路 的阻值变 化时 , 或 者某一支 路 闭合 或断开时 , 电路 中的电压表 、 电流表 的示 数变化 , 有 时也 考查 小灯泡等元件 的功率变化 。 解决这类题要用 到 的基本 定律 是欧姆 定律 , 具体 方法 是 : l _ 分 析变 阻器