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《電路動態》教學教案設計

時間：2022-07-03 19:51:17 電子技術/半導體/集成電路我要投稿

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《電路動態》教學教案設計

　　教學目標

《電路動態》教學教案設計

　　認識變化的電路，準確找出變化前后兩電路的變化

　　教學重點、難點

　　動態電路的連接方式，動態電路的電阻、電流和電壓

　　知識回顧：

　　串聯分壓、并聯分流

　　電路動態分析

　　知識點一、滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起電路中電學物理量的變化

　　1．串聯電路中滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化

　　[例1]如圖1，是典型的伏安法測電阻的實驗電路圖，當滑片P向右移動時，請你判斷A表和V表的變化。

　　分析：本題中，為了分析表達的簡潔，我們約定一套符號：“→”表示引起電路變化；“↑”表示物理量增大或電表示數增大；“↓”表示物理量減小或電表示數減小。

　　P右移→R2↑→R總↑→I↓→A表↓。

　　R1不變→IR1↓→U1↓→V表↓。

　�。ㄅ袛郪表的變化還可以根據串聯電路的分壓原理來分析：R2↑→U2↑→U1↓→V表↓。）

　　擴展：根據串聯電路的特點，滑動變阻器R2兩端的電壓 U2 將 ↑。推論：如果滑動變阻器R2 足夠大，當滑片P向右一直滑動時，電阻將不斷增大，那么U2 將不斷增大，U1 將不斷減小，I將不斷減小。假設 R2 無限大，這時U2 將增大到電源電壓，U1 將變為0，I也將變為0，這時的電路就相當于斷路。這就是用電壓表來判斷電路斷路和短路的道理。

　　[變式訓練題]參考上圖，在伏安法測電阻的實驗中，若由于各種原因，電壓表改接在滑動變阻器的兩端，當滑片P向左移動時，請判斷A表和V表的變化。

　　圖1 圖2 圖3

　　[例2]如圖2，當滑片P向左移動時，A表和V表將如何變化。

　　分析：首先要確定電路的類型，此電路屬于串聯電路呢還是并聯電路。我們可以將電流表簡化成導線，將電壓表簡化成斷開的電鍵或干脆拿掉。此時可以容易地看出，這是一個串聯電路。而且發現滑動變阻器的滑片已經懸空，滑動變阻器接成了定值電阻，所以A表示數不變。

　　電壓表在本電路中，是測量R1和R2部分電阻之和的電壓，當滑片P向左移動時，被跨接在電壓表內的電阻隨著變小，根據分壓原理：V表示數減小。

　　[變式訓練題] 如圖3，當滑片P向左移動時，A表和V表將如何變化。

　　[例3]在如圖4所示電路中，當閉合電鍵后，滑動變阻器的滑動片P向右移動時（）

　　(A)安培表示數變大，燈變暗。 (B)安培表示數變小，燈變亮。

　　(C)伏特表示數不變，燈變亮。 (D)伏特表示數不變，燈變暗。

　　分析：將電流表等效為一根導線，可以看到電壓表直接測量電源電壓，因此當滑動變阻器的滑動片P向右移動時，電壓表的示數將不會變化；而電阻R的阻值變大，小燈的電阻RL大小不變（注意：在初中階段，小燈的電阻由于溫度的變化引起的變化往往忽略不計），因此總電阻變大，電流變小，所以電流表示數變小。從串聯電路的分壓角度分析，小燈兩端的電壓也將變小，小燈的功率P=ULI也將變小，所以小燈的發光將變暗。

　　[變式訓練題] 在如圖5所示電路中，當閉合電鍵后，滑動變阻器的滑動片P向右移動時（）

　　(A)伏特表示數變大，燈變暗。 (B)伏特表示數變小，燈變亮。

　　(C)安培表示數變小，燈變亮。 (D)安培表示數不變，燈變暗。

　　圖4 圖5 圖6 圖7

　　2．并聯電路中滑動變阻器的滑片P的位置的變化引起的變化

　　[例4]如圖6，當滑片P向右移動時，A1表、A2表和V表將如何變化？

　　分析：并聯電路各支路兩端電壓相等，等于電源電壓，故電壓表V示數不變。

　　由于并聯電路各支路獨立工作，互不干擾，滑動變阻器滑片P向右移動時，對R1這條支路沒有影響，所以電流表A1示數不變。

　　滑片P右移，R2變大，兩端電壓不變，故電流變小，干路中電流也隨之變小，所以A2示數也會變小。

　　[變式訓練題] 如圖7，當滑片P向右移動時，A1表、A2表和V表將如何變化？

　　二、電鍵的斷開或閉合引起電路中電學物理量的變化

　　1．串聯電路中電鍵的斷開或閉合引起的變化

　　[例5]在如圖8所示的電路中，將電鍵K閉合，則安培表的示數將______，伏特表的示數將________(均填“變大”、“變小”或“不變”)。

　　分析：在電鍵尚未閉合前，兩個電阻組成串聯電路。電壓表測量R1兩端的電壓，電鍵K閉合后，電阻R2被局部短路，電壓表變成測量電源兩端的電壓了，因此電壓表的示數將變大。在電鍵尚未閉合前，電流表測量的是串聯電路的電流值，由于此時電阻較大，故電流較��；電鍵K閉合后，電阻R2被局部短路，電路中的電阻只有R1了，因此電流表的示數將變大。

　　[變式訓練題]在如圖9所示的電路中，當電鍵K斷開時，電阻R1與R2是________聯連接的。電鍵K閉合時，電壓表的示數將________(選填“變小”、“不變”或“變大”)。

　　圖8 圖9 圖10

　　2．并聯電路中電鍵的斷開或閉合引起的變化

　　[例6] 在圖10中，燈泡L1和燈泡L2是______聯連接的。當電鍵K斷開時，電壓表的示數將________；電流表的示數將__________(選填“增大”、“不變”或“減小”)。

　　分析：本題的難度首先在電路的識別，我們可以將電流表看作導線，將電壓表拿去，就容易看出這個電路是“并”聯電路。電流表是串聯在小燈L1的支路中的，所以電鍵閉合時，電流表的示數從0變到有讀數，應該選填“增大”。電壓表是測量電源電壓，而且不受電鍵控制，所以示數“不變”。

　　[變式訓練題] 在圖11中，燈泡L1和燈泡L2是______聯連接的。當電鍵K斷開時，電壓表的示數將________；電流表的示數將__________(選填“增大”、“不變”或“減小”)。

　　圖11 圖12 圖13

　　三、電路的故障引起電路中電學物理量的變化及故障原因分析

　　[例7]在圖12中，當電鍵 K閉合后，兩只小燈泡發光，電壓表示數為4伏。過了2分鐘，電壓表示數為0，經檢查除小燈泡外其余器材的連接良好，請分析造成這種情況的原因可能有：_____________________。

　　分析：電壓表示數為0，其原因有三：1.電壓表沒有接好或電壓表損壞；2.小燈L2短路；3.小燈L1斷路。起先，電壓表有示數，說明不存在原因1的情況。那么還有兩種情況都是可能的。答案為：小燈L2短路；小燈L1斷路。

　　[變式訓練題] 在如圖13所示的電路中，電源電壓等于6伏，合上電鍵后電壓表示數為6伏。經分析得出，電路中可能發生的情況是：______________________________。

　　[例8] 在如圖14所示的電路中，電源電壓不變。閉合電鍵K后，燈L1、L2都發光。一段時間后，其中一燈突然熄滅，而電流表、電壓表的示數都不變，則產生這一現象的原因可能是（）

　　(A)燈L1短路。 (B)燈L2短路。 (C)燈L1斷路。 (D)燈L2斷路。

　　分析：可以采用排除法。小燈L2短路，會導致電壓表示數變小、電流表示數變大；小燈L2斷路，會導致電流表示數變0；小燈L1短路，會導致兩燈都不亮；一燈熄滅而電表示數都不變，只有小燈L1發生斷路時才有此可能。本題正確答案為C。

　　[變式訓練題] 在圖15所示的電路中,電源電壓不變。閉合電鍵K，電路正常工作。一段時間后，發現其中一個電壓表示數變大，則（）

　　(A)燈L可能變亮。(B)燈L亮度可能不變。(C)電阻R可能斷路。(D)電阻R可能短路。

　　圖14 圖15 圖16

　　[例9] 在圖16所示的電路中，電源電壓不變。閉合電鍵K后，燈L1、L2都發光，—段時間后，其中的一盞燈突然變亮，而電壓表Vl的示數變小，電壓表V2的示數變大，則產生這一現象的原因是 ( )

　　(A)燈L1斷路。 (B)燈Ll短路。

　　(C)燈L2斷路。 (D)燈L2短路。

　　分析：屬于電路故障分析題�！啊螘r間后，其中的一盞燈突然變亮”排除了電路出現斷路的情況，那么，故障現象只有發生短路了。電壓表V2的示數變大，是小燈變亮的原因，一定是小燈L2突然變亮；電壓表Vl的示數變小說明小燈L1發生了短路。

　　隨堂練習：

　　1.圖17中，A、B、C、D是滑動變阻器的四個接線柱。若將A、C分別與圖中電路的導線頭M、N相連接，閉合電鍵后，當滑動片P向右移動時，安培表的示數將______(填“變大”、“不變”或“變小”)；若將D與N相連接，接線柱______與M相連接，則閉合電鍵后，滑動片P向左移動時，伏特表的示數增大。

　　圖17 圖18 圖19

　　2.在如圖18所示的電路圖中，當電鍵K閉合時（）

　　(A)整個電路發生短路。(B)電流表示數變小。

　　(C)電流表示數不變化。(D)電流表示數變大。

　　3.在圖19所示的電路中，當電鍵K閉合時，燈L1、L2均不亮。某同學用一根導線去查找電路的故障。他將導線先并接在燈L1兩端時發現燈L2亮，燈L1不亮，然后并接在燈L2兩端時發現兩燈均不亮。由此可以判斷 ( )

　　(A)燈L1斷路。 (B)燈L1短路。 (C)燈L2斷路。 (D)燈L2短路。

　　4.如圖20所示，電阻R1的阻值為20歐，R2為40歐，當電鍵K斷開時，電流表A的示數為0.1安，則電源電壓為______伏。若電鍵K閉合時，電流表A的示數為______安。

　　圖20 圖21 圖22

　　5.在圖21所示的電路中，電源電壓為6伏。當電鍵K閉合時，只有一只燈泡發光，且電壓表V的示數為6伏。產生這一現象的原因可能是 ( )

　　(A)燈L1短路。 (B)燈L2短路。 (C)燈L1斷路。 (D)燈L2斷路。

　　6.如圖22所示，當滑片P向右移動時 ( )

　　(A)電流表A示數不變，電壓表V示數不變。

　　(B)電流表A示數不變，電壓表V示數變大。

　　(C)電流表A示數變小，電壓表V示數變大。

　　(D)電流表A示數變小，電壓表V示數不變。

　　7.如圖23所示，閉合電鍵K，當滑動變阻器的滑片P向右移動時，電流表A的示數將________(選填“變小”、“不變”或“變大”)。

　　圖23 圖24

　　8.在電路中，發生了如圖24所示的現象，已知電路中只有一處故障，且除兩個燈泡外其余部分均完好，現有導線、電壓表、電流表，在不拆開電路的情況下，請挑選合適的器材判斷電路的故障，寫出兩種判斷方法，包括所用器材、觀察到的現象和結論：____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

　　歐姆定律精練

　　1如圖105所示，電源電壓為36伏特，燈泡L1電阻為10歐姆，閉合電鍵后，通過L2燈泡的電流強度是0.9安培，求干路中的電流強度和電路的總電阻。

　　2．如圖106所示，已知電阻R1=6歐姆，通過R2的電流強度I2=0.5安培，通過R1和R2的電流強度之比為I1：I2=2：3求R2的阻值和總電壓U。

　　3．如圖107所示電路，當電鍵K閉合后，安培計的讀數為2安培，伏特計的讀數為6伏特，如果R1=3R2，求電阻R1、R2的值。

　　4．如圖108所示，電源電壓為15伏特，電阻R1=R2=10歐姆，求下列情況安培表和伏特表的示數。

　　(1)當K接通時；(2)當K斷開時。

　　5．在圖109所示電路中，已知電源電壓為U，電路中的電阻為R1，通過安培表的電流為I1。若想得到通過安培表的電流為3I1，需要和R1并聯一個多大的電阻R2？

　　6．在圖110所示，R1=20歐姆，R2=60歐姆，電源電壓為12伏特。

　　(1)當電鍵K1斷開，電鍵K2與B端接通時，求R2兩端的電壓。

　　(2)當電鍵K1與C端接通，電鍵K2與A端接通時，求安培表中通過的電流強度。

　　7．將2歐姆的電阻和6歐姆的電阻并聯，如果2歐姆電阻上的電壓為6伏特，那么通過每個電阻里的電流強度和并聯部分的總電流強度各是多少？

　　8．在圖112所示的電路中，電阻R1=4Ω，R2=1Ω，R3為滑動變阻器，電源電壓為12伏（電源電壓保持不變）。所用的安培表量程是0~3A，伏特表的量程為0~6V，在實驗過程中，為了使安培表、伏特表都不會損壞，那么滑動變阻器接入電路中的電阻至少多大？