談談電路問題

吳秀花

解答電路問題時，首先要明確電路的組成部分，而弄清用電器的連接關(guān)系是關(guān)鍵（才能找出用電器之間的電流、電壓、電功率等的關(guān)系）。

電路問題可以分為直流電路問題和交變電路問題，也可以分為部分電路問題和閉合電路問題，即直流電路問題有部分電路問題和閉合電路問題；交流電流問題也有部分電路問題和閉合電路問題。部分電路問題的主要解題依據(jù)是部分電路歐姆定律，閉合電路問題的主要解題依據(jù)是閉合電路歐姆定律。

一、直流電路

直流電路又可分為：①部分電路；②閉合電路。部分電路又可分為：a.純電阻電路；b.非純電阻電路（如電動機電路，不轉(zhuǎn)時為純電阻電路，轉(zhuǎn)動時為非純電阻電路）。

直流電路的基本計算公式：

1.部分電路

①I= ；②I=nqsv；③R=ρ ；④I= ⑤P=UI；⑥P=I R= ；⑦w=UIt；⑧W=I Rt= t；⑨串聯(lián)電路的基本特點和重要性質(zhì)；基本特點：a.I=I =I =…，b.U=U +U +….重要性質(zhì)：a.總電阻的計算R=R +R +…，b.電壓分配 = =…（U =U），c.功率分配 = =…（P =P）；⑩并聯(lián)電路的基本特點和重要性質(zhì).基本特點：a.I=I +I +…，b.U=U =U =….重要性質(zhì)：a.總電阻的計算 = + +…（R= ），b.電流的分配I R =I R =…=U（I = I），c.功率分配p R =p R =…=U （p = p）.

2.閉合電路

（1）基本公式

①E=IR+Ir=U+U′=IR+=U+Ir；

②P =EI=UI+I=I R+I r=P +P ；

③P =I R=UI= .（當R=r時，輸出功率最大；當R≠r時，給定一個P ，有兩個外電阻與之相對應，且R R =r .）

（2）變化電路的變化規(guī)律

①串反并同，即與變化的電阻串聯(lián)的用電器的P、U、I的變化情況與該阻值的變化情況相反；與變化的電阻并聯(lián)的用電器的P、U、I的變化情況與該阻值的變化情況相同。

②壓同流反率不定，變化電阻本身的P、U、I的變化情況是：電壓的變化情況與阻值的變化情況相同，電流的變化情況與阻值的變化情況相反，電功率的變化情況與阻值的變化情況沒有固定的關(guān)系，也就是不確定。

二、電磁感應電路

解答此類問題的關(guān)鍵有二：一是感應電動勢的確定，二是電路的組成和連接關(guān)系的分析。

1.電路的處理

產(chǎn)生感應電動勢的那一部分導體就相當于電源，這一部分導體就相當于內(nèi)電路，這一部分導體的電阻就相當于內(nèi)電阻。而在內(nèi)電路中，電流是從低電勢流向高電勢（據(jù)此可判斷導體兩端電勢的高低）。其他電路就相當于外電路（需注意用電器的連接方式）。

2.感應電動勢的計算

①感應電動勢的計算公式

a.E=n （主要用于計算平均感應電動勢，也可以用于計算瞬時感應動勢。）

b.E=BLv（主要用于計算切割時產(chǎn)生的瞬時感應電動勢，也可以用于計算平均感應動勢，此公式的適用條件是：導線為直導線，導線的長度方向與磁場方向垂直，也與導線的運動方向垂直，導線的運動方向與磁場方向垂直。不是直導線時取始末的就連線，方向不垂直時沿垂直方向和平行方向分解。）

②總電動勢的計算

如果產(chǎn)生感應電動勢的不止一部分導體，而是有兩個導體，則回路中的總電動勢確定是個關(guān)鍵。此時，應根據(jù)各個電動勢所產(chǎn)生的感應電流在回路中的具體流向來確定總電動勢。如果各電流的方向相同，則總電動勢等于各個電動勢之和；如果各電流的方向相反，則總電動勢等于各個電動勢之差。

3.電磁感應現(xiàn)象中的能量問題

①要解決電磁感應現(xiàn)象中的能量問題，其基本依據(jù)是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。但需注意參與轉(zhuǎn)化的能量形式有哪些，以及開始時的能量形式和終止時的能量形式。

②電磁感應現(xiàn)象中電熱的計算。

基本計算公式是Q=I Rt= t.不同的用電器上產(chǎn)生的熱量的計算可利用串聯(lián)電路（電流相等）或并聯(lián)電路（電壓相等）求出它們產(chǎn)生的熱量之比，而總熱量等于各個用電器產(chǎn)生的熱量之和。

4.電磁感應現(xiàn)象中通過導體橫截面的電量的求法

①利用平均電流求電量。

Q= △t， =n ， = ，∴Q=n .（△？準=BLs，s為導體棒的位移，△？準=△Bs=B△s）

②利用動量定理。

由于安培力的沖量FAt=BILt=BL（It）=BLQ，因此可以利用動量定理求通過導體橫截面的電量。

三、交流電路

交流電路可分為：①閉合電路；②變壓器電路。變壓器電路又可分為：a.變壓器；b.遠距離輸電。

1.正弦交流電的產(chǎn)生

①矩形線框在勻強磁場中繞垂直于磁場方向的軸勻速轉(zhuǎn)動時，線框中即可產(chǎn)生隨時間按正弦規(guī)律變化的交流電。并可導出

a.φ=φ sinωt，其中φ =Bs，s=Ll，ω=2πn（n為轉(zhuǎn)速）

b.e=Nφmcosωt=E cosωt，其中E =Nφ ω

c.i= cosωt=I cosωt，其中I =

d.u= N？準 ωcosωt=U cosωt，其中U =N N？準 ω

e. =？準 ωcosωt

②結(jié)論

a.線框中產(chǎn)生的感應電動勢、感應電流與線框的形狀、轉(zhuǎn)軸的位置無關(guān)。

b.只要穿過回路的磁通量隨時間按正弦（或余弦）規(guī)律變化，回路就會產(chǎn)生隨時間按余弦（或正弦）規(guī)律變化的交變電流。

2.交流電的有效值

①通常所說的交流電的數(shù)值，如果沒有特別說明，指的是交流電的有效值。②交流電器的銘牌上所標的電壓、電流值指的是交流電的有效值。③交流電表所測的電壓、電流值指的是交流電的有效值。④交流電路中有關(guān)電功、電功率的計算所用的電壓、電流值必須是有效值。⑤交流用電器所標的耐壓值指的是最大值。

交流電的有效值的計算有三種類型：①根據(jù)題目所講的加直流和交流時產(chǎn)生的熱量關(guān)系來計算；②根據(jù)正弦交流電的有效值與最大值的關(guān)系來計算（U= U ）；③根據(jù)題目所給的圖像，取一個周期，分別求出各段時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量，則在一個周期內(nèi)產(chǎn)生的熱量等于各段時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量之和（I Rt +I Rt +…=I RT或 t + t +…= T）.

3.理想變壓器的輸入、輸出關(guān)系

①功率關(guān)系p =p =p +p +…（輸出決定輸入）

②電壓關(guān)系 = = =…（匝數(shù)決定電壓）

③電流關(guān)系n I =n I +n I +…

4.遠距離輸電

①升壓變壓器兩端的關(guān)系： = ，n I =n I ，P =P .

②輸電線兩端的關(guān)系：U =U +I R ，I =I ，P =P +I R .

③降壓變壓器兩端的關(guān)系： = ，n I =n I ，P =P .

四、振蕩電路

描述LC振蕩電路的物理量有：電流、電壓、電量、電場強度、磁感應強度、磁通量、磁通量的變化率等。其中電流、磁感應強度、磁通量的變化步調(diào)相同；電壓、電量、電場強度、磁通量的變化率的變化步調(diào)相同，兩組物理量的變化步調(diào)相差四分之一周期，其振蕩周期為T=2π 。狀態(tài)變化過程中已知t1時刻的狀態(tài)，仍可用 來判斷t2時刻的狀態(tài)。也可由電場方向（判斷極板的帶電性）和磁場方向（判斷電流方向）判斷電路所處的狀態(tài)。