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系是關鍵（才能找出用電器之間的電流、電壓、電功率等的關系）。

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是部分電路歐姆定律，閉合電路問題的主要解題依據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，不轉時為純電阻電路，轉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串聯電路的基本特點和重要性質；基本特點：a.I=I =I =…，b.U=U +U +….重要性質：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并聯電路的基本特點和重要性質.基本特點：a.I=I +I +…，b.U=U =U =….重要性質：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）變化電路的變化規律

①串反并同，即與變化的電阻串聯的用電器的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系，也就是不確定。

二、電磁感應電路

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

1.電路的處理

產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電路，這一部分導體的電阻就相當于內電阻。而在內電路中，電流是從低電勢流向高電勢（據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鍵。此時，應根據各個電動勢所產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.電磁感應現象中的能量問題

①要解決電磁感應現象中的能量問題，其基本依據是能的轉化和守恒定律。但需注意參與轉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.不同的用電器上產生的熱量的計算可利用串聯電路（電流相等）或并聯電路（電壓相等）求出它們產生的熱量之比，而總熱量等于各個用電器產生的熱量之和。

4.電磁感應現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動時，線框中即可產生隨時間按正弦規律變化的交流電。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結論

a.線框中產生的感應電動勢、感應電流與線框的形狀、轉軸的位置無關。

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

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

3.理想變壓器的輸入、輸出關系

①功率關系p =p =p +p +…（輸出決定輸入）

②電壓關系 = = =…（匝數決定電壓）

③電流關系n I =n I +n I +…

4.遠距離輸電

①升壓變壓器兩端的關系： = ，n I =n I ，P =P .

②輸電線兩端的關系：U =U +I R ，I =I ，P =P +I R .

③降壓變壓器兩端的關系： = ，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、磁通量的變化步調相同；電壓、電量、電場強度、磁通量的變化率的變化步調相同，兩組物理量的變化步調相差四分之一周期，其振蕩周期為T=2π 。狀態變化過程中已知t1時刻的狀態，仍可用 來判斷t2時刻的狀態。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。