《电路的动态分析问题》的学习教案主要探讨了电路中电阻变化对电路性能的影响以及含有电容器的直流电路的分析方法。动态分析的核心在于理解电路中任何一个元件的变化都会引起整个电路状态的变化。
我们来看一个例子,涉及一个带有滑动变阻器的电路。当滑动变阻器的滑片P向右移动时,滑动变阻器的有效电阻增大,导致整个电路的总电阻增加。根据欧姆定律,总电阻增大意味着总电流I总减小。在这个例子中,L1分得的电压减小,电流也随之减小,因此L1变暗。而L2由于路端电压增大,其两端电压上升,电流虽然增大但总体电流减小,所以L2变亮。至于L3,由于总电流减小,它分得的电流比L1减小更多,因而L3也变暗。这个例子展示了电路中电阻变化对电流分布和负载亮度的具体影响。
动态分析方法总结了几个关键点:当电路中任一电阻增大时,总电阻、总电流都会减小,而外电压(路端电压)则会增大。分析电路时,重要的是确定各个电阻如何变化,并理解这种变化如何影响电流和电压的分布。
在练习题目中,我们看到两个电路问题。在第一个练习中,当可变电阻R5的滑动触点向a端移动时,其有效电阻增大,导致总电流I减小,而路端电压U增大。正确答案是D,即I变小,U变大。第二个练习中,当滑动变阻器触片P从右端滑到左端时,小灯泡L1和L3变暗,L2变亮,因为L1和L3的电压减小,而L2的电压增加。此外,ΔU1(L1的电压变化)大于ΔU2(L2的电压变化),选择项B和D是正确的。
接下来,我们讨论含有电容器的直流电路。在电路稳定后,电容器可以看作是断路,与其串联的电阻无电流通过,两端电压为零。在案例2中,当开关S闭合后,通过R1的电流可以用闭合电路欧姆定律计算,稳定后电流为1A。然后断开S,电容器被充电,其电量可以通过电容器的电荷量公式Q=CU计算。断开S后,流过的总电量为新电量减去初始电量。
在含容电路分析中,关键是要确定电容器两端的电压,这通常可以通过识别电容器与哪个电阻并联或串联来确定。如果电容器与某电阻串联,则该电阻两端的电压即为电容器两端电压。在练习3中,为了使电容器的带电量增大,应减小与电容器串联的电阻,例如减小R1,所以选项D是正确的。而在练习4中,由于C1和C2的电容量相等,当开关S接通时,两电容器的电量会发生转移,但总量保持不变,因此C1的电量减少,C2的电量增多,选项B是正确的。
通过这些例子和练习,我们可以深入理解电路动态分析的基本原理,包括电阻变化对电流和电压的影响,以及电容器在直流电路中的行为特性。掌握这些知识点对于理解和解决实际电路问题至关重要。