电路中的电势高低判断
电路中的电势判断,一般遵循以下两个方法:
1、在内电路(电源电路)沿电流方向电势升高;
2、在外电路,沿电流方向电势降低。
一、 简单电路中各点电势的判断:
电路中各点的电势可以比较大小,如某电阻两端电压是10V,实际就是电阻的一端比另一端电势高10伏,"电压就是电势差",若要计算电路中某点的电势,则必须选择零电势点,一般我们选择接地点为零电势,但电路中各点电势的高低,与选择的零电势点无关!
例1:电源电动势为6.5V,内阻为1Ω,滑动变阻器R的调节范围为:0——20Ω,R1=12Ω,
R2=8Ω,R3=10Ω,当R的阻值调节在最大值时,闭合电键K,图中各点的电势各为多少?若要使Ua=Ub应将滑动变阻器R的阻值调为多少?
例1
解:当R为最大时,
外电路为,R与R3串联,R1与R2 T串联,然后再并联,
∴ 外电路的总电阻:
R'=30·20/(30 20)Ω
=12Ω
总电流:I=ε/(R' r)
=6.5/13安
=0.5安
由并联电路的电流分配关系,
那么通过a、b内电路的电流:
Ia=0.2安
Ib=0.3安。
则:Ud=0,(d点接地)
在外电路,沿电流方向电势降低。
Ua=-IaR
=-0.2·20伏
=-4伏。
Ub=-Ib·R1
=-3.6伏。
Uc=-Ia(R R3)
=-6伏。
若使Ua=Ub,
必须有:R/R3=R1/R2
(根据电压与电阻分配的比例关系)
带入数据可得
∴R=12·10/8Ω=15Ω。
二、与电容器有关的电势问题:
电容器两端电势相等,则所带电量为0,若两端电量不等,所带电量与两端电势差有关,电势差相同,电势的高低有两种情况。
例2:如图所示电路中,电源电动势ε=24伏,电源内阻不计,电容C=12微法,R1=10Ω,
R3=60Ω,R4=20Ω,R5=40Ω,电流计G的示数为零,此时电容所带电量Q=7.2×10∧-5库仑。求电阻R2的阻值。
例2
解:电流计G中无电流:
U2-U5=UC (1)
而UC=Q/C
代入数据得:UC=6伏。(2)
由分压定律:
U2=R2ε/(R1 R2) (3)
U5=R5ε/(R4 R5) (4)
带入数据,
得:R2=110Ω
也可能:U5-U2=UC ,
同理可得:R2=50/7Ω
所以,电阻R2的阻值为110Ω或R2=50/7Ω
注意:结果与R3无关!
三、电磁感应现象中的电势问题:
在电磁感应现象中,因为导体切割磁力线或是磁通量变化而引起感应电动势,电路闭合就形成了电流,这种问题中判断电势的高低要特别注意:
判断的是电源内部问题还是外电路问题,两种情况电势的高低判断方法刚刚相反!
例3:如图,a、b、c为一个由均匀导线制成的直角三角形闭合线框,放在匀强磁场中,从图示位置开始,以bc边为轴,a点向纸外方向转90°角,在这个过程中:
A、线框内感生电流方向是abca,整个线框中a点电势最高。
B、线框内感生电流方向是abca,整个线框中b点电势最高。
C、线框内感生电流方向是abca,整个线框中各点电势相等。
D、线框内感生电流方向是acba,整个线框中各点电势相等。
例3
解:从磁通量变化看:
"X"方向磁通量在减少,
由楞次定律:电流方向是abca
从电动势的产生看:
是导线ac切割磁力线产生电动势,
导线ac相当于是电源,
则a相当于正极,c相当于负极。
ac之间是电源内部电路,
abc之间是外电路,
∴a点是电路中电势最高点。
且a、b、c三点电势Ua、Ub、Uc的关系:
Ua >Ub >Uc
答案选择,A
判断电路中电势的高低,记住两句话,分清内外电路。