闭合电路欧姆定律

2.7闭合电路欧姆定律,1.用电器中持续恒定电流的条件是什么？,2.最简单的电路由哪几部分组成？,思考：,用电器两端有恒定的电压，即用电器接在电源的两极上。,由电源、用电器、开关、导线组成,一、闭合电路:,1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。,外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路。内电路:电源内部电路是内电路。,在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极，电势升高。,2、闭合回路的电流方向,内电路与外电路中的总电流是相同的。,3、电路中的电势变化情况,实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分,不能忽略的一个问题，电源有内阻,（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。,（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”BC和DA化学反应层。,3、电路中的电势变化情况（以化学电池为例）,电源电动势BCDA,讨论：1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？,Q外=I2Rt,2、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？,Q内=I2rt,3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功,W=EqEIt,4、以上各能量之间有什么关系？,结论：根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。,W=Q外+Q内,即：EIt=I2RtI2rt,、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比,、对纯电阻电路,外电路是纯电阻的电路。,二、闭合电路欧姆定律：,3意义：定律说明了闭合电路中的电流取决于两个因素即电源的电动势和闭合回路的总电阻，这是一对矛盾在电路中的统一。变式E=U外+U内=I(R+r)则说明了在闭合电路中电势升和降是相等的。,说明：,（2）.是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.,（1）.是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.,适用于任何闭合电路,只用于纯电阻电路,、如图电路：,R增大，电流减小，路端电压增大,R减小，电流增大，路端电压减小,路端电压:,三、路端电压跟负载（外电阻）的关系,A,B,6,（1）外电路断路时,（2）外电路短路时,断路(RI=0),短路(R=0),2.两种特殊情况,说明：用电压表接在电源两极间测得的电压是路端电压U外，不是内电路两端的电压U内，也不是电源电动势，所以U外E。当电源没有接入电路时，因无电流通过内电路，所以U内=0，此时E=U外，即电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。E=I(R+r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。U外=EIr和E=U外+U内适用于所有的闭合电路。,表达式：U外=EIr(y=kx+b),3路端电压与电流关系图象（电源的外特性曲线）。,当其坐标原点所表示的路端电压和电流皆为时：,纵坐标截距等于电源电动势横坐标截距等于短E/r,E,斜率绝对值等于电源内阻内阻越大，图线倾斜得越厉害,练习1：如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电阻R110，R212，当电键K接1时，电压表示数为4V，当电键K接2时，电压表示数可能为（）A、3.6VB、4.2VC、4.8VD、5.0V,B,四、闭合电路中的功率,由于闭合电路中内、外电路的电流相等得：,1电源提供的功率（电源功率）：,2电源的输出功率（外电路得到的功率）,3电源内阻上的热功率,说明：外电路可以是任何电路。,4.供电效率:=P出/P总U外/E,讨论：滑片从a移动到b的过程中，何时电源的输出功率最大？,电源最大输出功率,思考：电源输出功率最大时，是否效率最高？,练习2：如图，直线A为电源的UI图线，直线B为电阻R的UI图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源的输出功率W，电源效率为。,练习3：如图所示，电源的电动势是6V，内电阻是0.5，小电动机M的线圈电阻为0.5，限流电阻R03，若理想电压表的示数为3V，试求：电源的功率和电源的输出功率电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。,小结：,电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量.E由电源本身决定,不随外电路变化,电源的供电过程是能量转化的过程,闭合电路欧姆定律：,电源的外电压关系：,说明：内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把其它形式能转化过来的电能，IU内+IU外=IE.(能量守恒,外电路可以是任何电路),当串联电路中的一个电阻增大时，总电阻增大！,当并联电路中的一个电阻增大时，总电阻也增大!,混联电路中的任一个电阻增大时，总电阻都增大！,五、闭合电路动态分析：,结论：任意一个电路中，只要某部分的一个电阻增大，则电路的总电阻必然增大！,方法：先判断电路中变化的电阻是增大还是减小！如：R,记忆方法：“并同串反”“并同”指某一电阻增大时，与它并联的电阻中的电流、两端电压电功率都将增大，“串反”指某一电阻增大时，与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。,练习4：如图5所示，A灯和B灯的电阻相同，当滑动变阻器R的滑动片P向上滑动时，两灯亮度变化是（）A、A灯变亮，B灯变亮B、A灯变暗，B灯变亮C、A灯变暗，B灯变暗D、A灯变亮，B灯变暗,A,六：电路故障分析1.如果电压表示数为零，说明电压表上无电流通过，则可能电压表所在支路有断路，或并联路段内有短路。2.如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路。3.用电流表同样可按上述方法检测电路故障，因为无论是应用电压表还是应用电流表，目的是检测电路的,例:用电压表检查如图所示电路中的故障，测得Uad5.0V，Ucd0V，Ubc0V，Uab5.0V，则此故障可能是()AL断路BR断路CR断路DS断路,B,1、给定测量值，分析推断故障,例:如图所示的电路中，灯泡A和灯泡B原来都是正常发光的，现在突然灯泡A比原来变暗了些，灯泡B比原来变亮了些，则电路中出现的故障可能是()AR3断路BR1短路CR2断路DR1、R2同时短路,2、根据观察现象，分析推断故障,C,3、根据故障，分析推断可能观察到的现象,例:如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路,已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？,七.含有电容器的电路的分析,一、稳态含容直流电路,电容器处于稳定状态时，相当于一个阻值无限大的元件，可看作断路。此时：,1.电容器所在支路无电流，与电容器直接串联的电阻相当于一根阻值为零的导线。,2.电容器上的电压就是与电容器并联的那条支路两端的电压。,二、动态含容直流电路,在电路中，当电容器两端的电压稳定时，电容器处于断路状态，当电容器两端电压增大时，电容器会充电，会形成充电电流；当电容器两端电压降低时，电容器会放电，会形成放电电流。对于这类问题，只要抓住初末两稳定状态电容器极板间的电压的变化情况，根据Q=CU来分析即可,练习5：如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（）A电压表读数减小B电流表读数减小C质点P将向上运动DR3上消耗的功率逐渐增大,A,练习6.如图所示，电源电动势为E，内阻为r，平行板电容器两金属板水平放置，开关S是闭合的，两板间一质量为m、电荷量为q的油滴恰好处于静止状态，G为灵敏电流计则以下说法正确的是()A.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴向上加速运动，G中有从b到a的电流。B.在将滑动变阻器滑片P向下移动的过程中，油滴向下加速运动G中有从b到a的电流。C.在将滑动变阻器滑片P向上移动的过程中，油滴仍然静止，G中有从a到b的电流。D在将S断开后，油滴仍保持静止状态，G中无电流通过。,A,八、等效电路的画法三步法画等效电路图的方法是：标点定势，顺流而下。其步骤为：1.标出等势点。依次找出各个等势点，并从高电势点到低电势点顺次标清各等势点字母。一般地，无阻导线视为等势线，无流电阻视为等势线。2.捏合等势点画草图。即把几个电势相同的等势点拉到一起，合为一点，然后假想提起该