分析闭合电路欧姆定律

1、分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 7.闭合电路的欧姆定律 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 1 1、欧姆定律表达式、欧姆定律表达式 I=U/RI=U/R 纯电阻电路纯电阻电路 2 2、此公式的适用条件、此公式的适用条件 思考 、电源未接入电路时，两极间的电、电源未接入电路时，两极间的电 压等于电源的电动势压等于电源的电动势 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 外电路外电路 内电路内电路内电路内电路 几个概念几个概念 R:外外电电阻阻 r:内阻内阻 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 一闭合电路的欧姆定律：一闭合电路的欧姆定律： 几个概念：几个概念： 1)闭合电路：只

2、有用导线把电源、用电器连成闭合电路：只有用导线把电源、用电器连成 一个闭合电路，电路中才有电流一个闭合电路，电路中才有电流 2)外电路：用电器、导线组成外电路外电路：用电器、导线组成外电路 3)内电路：电源的内部就是内电路内电路：电源的内部就是内电路 4)外电阻：外电路中的电阻外电阻：外电路中的电阻 5)内电阻（内阻）：内电路中的电阻内电阻（内阻）：内电路中的电阻, 也就是也就是 电源的电阻电源的电阻 6)在电路中，沿电流方向有电阻电势就降低，在电路中，沿电流方向有电阻电势就降低， 电阻两端就有电压电阻两端就有电压 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 电源电动势为，内阻为电源电动势为，内

3、阻为r,r,外电路中的电阻为，外电路中的电阻为， 闭合电路中的电流为闭合电路中的电流为( (纯电阻电路纯电阻电路) ) . .在时间在时间t t内，外电路中电流做功产生的电热为内，外电路中电流做功产生的电热为 外 外 t t（外电路中电能全部转化为内能）（外电路中电能全部转化为内能） . .在时间在时间t t内，内电路中电流做功产生的电热为内，内电路中电流做功产生的电热为 内 内 rt rt（内电路中电能也全部转化为内能）（内电路中电能也全部转化为内能） . .电源电动势为，则电源中的非静电力所做的电源电动势为，则电源中的非静电力所做的 功为功为q =q =t t（非静电力做功就是将其他形（非

4、静电力做功就是将其他形 式的能转化电能）式的能转化电能） 根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内外电路根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内外电路 中电能转化为其它形式的能的总和中电能转化为其它形式的能的总和 即即外 外 内 内 所以所以t t t t rt rt， 整理后得到整理后得到r r也就是也就是 rR E I 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 7)7)闭合电路的欧姆定律：闭合电路的欧姆定律： 闭合电路的电流跟电源的电动势成正闭合电路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比，跟内外电路的电阻之和成反比 即即 (I(I和和R R间的关系间的关系) )（纯电阻电路

5、）（纯电阻电路） 8)8)路端电压（外电压）（路端电压（外电压）（外 外）： ）： 外电路两端的电压外电路两端的电压外 外 9)9)内电压（内电压（内 内）： ）： 内电路两端的电压内电路两端的电压内 内 r r rR E I 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 10)10)电源的电动势等于内外电压之和（也可理解为电源的电动势等于内外电压之和（也可理解为 闭合电路的欧姆定律的第二个表达式）：闭合电路的欧姆定律的第二个表达式）： 即即外 外 内 内（任何电路） （任何电路） 11)11)路端电压和电流的关系（也可理解为闭合路端电压和电流的关系（也可理解为闭合 电路的欧姆定律的第三个表达式）

6、：电路的欧姆定律的第三个表达式）： 即即r r（任何电路）（任何电路） 12)12)路端电压和外电阻间的关系（也可理解为路端电压和外电阻间的关系（也可理解为 闭合电路的欧姆定律的第四个表达式）：闭合电路的欧姆定律的第四个表达式）： 即即 （纯电阻电路）（纯电阻电路） E rR R U 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例例. .在如图所示的电路中，电源的电动势在如图所示的电路中，电源的电动势 为为1.5V,1.5V,内阻内阻0.120.12，外电路的电阻为，外电路的电阻为 1.381.38，求电路中的电流和路端电压。，求电路中的电流和路端电压。 解解: :由闭合电路欧姆定律得：由闭合电

7、路欧姆定律得： 路端电压为：路端电压为：U=IR=1.38VU=IR=1.38V R E,r AA rR E I1 12.038.1 5.1 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例把两节例把两节“电动势是电动势是1.5V,1.5V,内阻是内阻是1”1”的的 干电池串联干电池串联, ,给标有给标有“2.4V,0.3A” “2.4V,0.3A” 的灯泡供的灯泡供 电时电时, ,通过灯泡的电流是通过灯泡的电流是A,A,灯泡两端的电灯泡两端的电 压压 是是V,V,灯泡消耗的功率是灯泡消耗的功率是W W A rR E I3 . 0 128 5 . 12 2 2 解解析析: : 灯泡的电阻灯泡的电阻

8、 R=U/I=2.4/0.3=8R=U/I=2.4/0.3=8 通过灯泡的电流通过灯泡的电流 灯泡两端电压灯泡两端电压U=IR=0.3U=IR=0.38V=2.4V8V=2.4V 灯泡消耗的电功率灯泡消耗的电功率P=UI=2.4P=UI=2.40.3W=0.72W0.3W=0.72W 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 实验研究实验研究 移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压 表的示数如何变化？表的示数如何变化？ 结论：结论： 电流表示数变小，电压表示数变大；电流表示数变小，电压表示数变大； 电流表示数变大，电压表示数变小。电流表示数变大，电压表

9、示数变小。 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 2 2路端电压路端电压(U)(U)跟电流强度跟电流强度(I)(I)的关系的关系: : 路端电压跟电流强度的关系是路端电压跟电流强度的关系是:U=E-Ir,:U=E-Ir,用用 图像表示如图所示图像表示如图所示 由图知由图知, ,路端电压随电流的路端电压随电流的 增加而减小增加而减小, ,其函数关系是其函数关系是 线性关系线性关系. .此图的物理意义是此图的物理意义是: : 图线与纵轴的交点对应的图线与纵轴的交点对应的 电压等于电源的电动势电压等于电源的电动势E.E. 图线斜率大小代表电源的内阻图线斜率大小代表电源的内阻r,r,内阻越大，内阻

10、越大， 直线倾斜的越厉害直线倾斜的越厉害 图线与横轴的交点对应的电流是电路中的最图线与横轴的交点对应的电流是电路中的最 大电流或者是短路电流大电流或者是短路电流m mr(U=O,R=0).r(U=O,R=0). 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 3路端电压（）与外电阻（）的关系：路端电压（）与外电阻（）的关系： 闭合电路的路端电压闭合电路的路端电压U=E-Ir,结合结合 可得可得: 就某个电源而言，电动势和内阻就某个电源而言，电动势和内阻r是一定的是一定的 当外电阻增大时，根据当外电阻增大时，根据 可知，电路可知，电路 中的电流减小，根据中的电流减小，根据U=E-Ir知路端电压增大；知

11、路端电压增大； 当外电阻减小时，根据当外电阻减小时，根据 可知，电路可知，电路 中的电流增大，根据中的电流增大，根据U=E-Ir知路端电压减小知路端电压减小 rR E I rR E I rR E I 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 反之反之, R, R U )(IrEUIrU rR E I 内 R 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 ).).当外电路断路时，可认为外电阻趋向于当外电路断路时，可认为外电阻趋向于 无穷大，变为，无穷大，变为，r r也变为，则也变为，则外 外 ，这就是说断路，这就是说断路( (开路开路) )时路端电压等于电时路端电压等于电 源电动势。源电动势。 我们

12、常根据这个道理来测定电源电动势。我们常根据这个道理来测定电源电动势。 ).).当外电路短路时，外电阻，外电当外电路短路时，外电阻，外电 压为，此时电流最大为压为，此时电流最大为m mr(r(短路电短路电 流流) )，内电压等于电源电动势。，内电压等于电源电动势。 电源内阻一般很小，例如铅蓄电池的内阻为电源内阻一般很小，例如铅蓄电池的内阻为 0.005-0.10.005-0.1欧，干电池的内阻也不到欧，所欧，干电池的内阻也不到欧，所 以短路时电流很大，会烧坏电源，因此，严以短路时电流很大，会烧坏电源，因此，严 禁将电池的两极直接用导线连接起来。禁将电池的两极直接用导线连接起来。 分析闭合电路欧姆

13、定律分析闭合电路欧姆定律 4.电源的图像和外电阻的图像：电源的图像和外电阻的图像： 1).是电源的图像或是电源的图像或 电源的伏安特性曲线，图像电源的伏安特性曲线，图像 与纵轴交点表示电源电动势与纵轴交点表示电源电动势; 与横轴的交点表示短路电流，与横轴的交点表示短路电流， 也是闭合回路中的最大电流也是闭合回路中的最大电流 Im=E/r,前提是图像的坐标原前提是图像的坐标原 点的坐标必须为（点的坐标必须为（,）. 图像的斜率表示图像的斜率表示r. 2).是外电阻的图像是外电阻的图像, 即导体的伏安特性曲线即导体的伏安特性曲线,图像的斜率表示导体的电阻图像的斜率表示导体的电阻 3).两图像的交点

14、是这个电源和这个电阻组成的闭合两图像的交点是这个电源和这个电阻组成的闭合 电路中的路端电压和电路中的电流电路中的路端电压和电路中的电流 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例：如图所示是某电源的伏安特性曲线例：如图所示是某电源的伏安特性曲线, ,则则 下列结论正确的是下列结论正确的是( )( ) A.A.电源的电动势为电源的电动势为6.0V6.0V B.B.电源的内阻为电源的内阻为1212 C.C.电流为电流为0.2A0.2A时的外电阻是时的外电阻是28.428.4 D.D.电源的短路电流为电源的短路电流为0.5A0.5A 6.0 0 0.2 0.4 U/V I/A 答案是：答案是：AB

15、DABD )(18 2 . 0 122 . 06 )(12 5 . 0 6 I U R I E r m 外 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例如图例如图6 6所示，直线所示，直线A A为电源的路端电压为电源的路端电压U U与电流与电流I I的关系的关系 图线，直线图线，直线B B是外电阻是外电阻R R的两端电压的两端电压U U与电流与电流I I的关系图线，的关系图线， 用该电源与电阻用该电源与电阻R R组成闭合电路，电源的输出功率和电阻组成闭合电路，电源的输出功率和电阻R R 分别是（分别是（ ） A A4W4W；1 B1 B4W4W；2 C2 C2W2W；1 D1 D2W2W；22

16、 解：由解：由B B的图线可以求出的图线可以求出B B的电阻为的电阻为R=1R=1 由由A A与纵轴交点，可以看出电源电动势为与纵轴交点，可以看出电源电动势为E=3 VE=3 V 与横轴交点，表示短路电流与横轴交点，表示短路电流 I Im m=E/r,=E/r,即即r=0.5r=0.5 电源的输出功率为电源的输出功率为 P=P=U UI=2I=22W2W=4W=4W 路端电压路端电压 AA rR E I2 5 . 01 3 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 二动态电路的分析：二动态电路的分析： 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化， 就会影响整

17、个电路，使总电路和每一部分电路就会影响整个电路，使总电路和每一部分电路 的电流、电压都发生变化。的电流、电压都发生变化。 讨论依据是：闭合电路的欧姆定律、部分电路讨论依据是：闭合电路的欧姆定律、部分电路 的欧姆定律、串联电路的电压分配关系、并联的欧姆定律、串联电路的电压分配关系、并联 电路的电流分配关系等电路的电流分配关系等. . 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 以右图电路为例（以右图电路为例（ 增大）： 增大）： R R1 1增大，总电阻增大，总电阻R R一定增大；一定增大； 由，由，I I一定减小；一定减小； 由由U=E-IrU=E-Ir，U U一定增大；一定增大； 因此因此U

18、U4 4、I I4 4一定增大；一定增大； 由由I I3 3= I-I= I-I4 4，I I3 3、U U3 3一定减小；一定减小； 由由U U2 2=U-U=U-U3 3，U U2 2、I I2 2一定增大一定增大 由由I I1 1=I=I3 3 -I -I2 2，I I1 1一定减小一定减小. . 总结规律如下：总结规律如下： 关于关于 （与 （与 直接并联）的各量 直接并联）的各量U U2 2、I I2 2等都减小等都减小 关于关于 （与 （与 间接并联）的各量 间接并联）的各量U U 、 、I I 等都减小 等都减小 关于关于 （与 （与 间接串联）的各量 间接串联）的各量U U 、

19、 、I I 等都增大 等都增大 R1 R2 R3 R4 Er rR E I 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 局局内局 或 IUIrEUrU r R )( 这种先局部，再整体，最后局部的分析方法，这种先局部，再整体，最后局部的分析方法， 叫做程序法叫做程序法 程序法程序法: : 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 串反并同法串反并同法: : 所谓所谓“串反串反”, ,即某一电阻增大时即某一电阻增大时, ,与它串联与它串联 或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功、或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功、 电功率、电热、热功率等都将减小，反之则增电功率、电热、热功率等都将减小，反

20、之则增 大大. . 所谓所谓“并同并同”, ,即某一电阻增大时即某一电阻增大时, ,与它并联或与它并联或 间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功、间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功、 电功率、电热、热功率等都将增大，反之则减电功率、电热、热功率等都将增大，反之则减 小小 R1 R2 R3 R4 Er 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例如图所示的电路中例如图所示的电路中, ,电源的电动势电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r恒恒 定不变定不变, ,电灯电灯L L恰能正常发光恰能正常发光. .如果变阻器的滑片向如果变阻器的滑片向b b端端 滑动滑动, ,则则( )( ) A. A.

21、电灯电灯L L更亮更亮, ,安培表的示数减小安培表的示数减小 B.B.电灯电灯L L更亮更亮, ,安培表的示数增大安培表的示数增大 C.C.电灯电灯L L变暗变暗, ,安培表的示数减小安培表的示数减小 D.D.电灯电灯L L变暗变暗, ,安培表的示数增大安培表的示数增大 答案是：答案是：A A A ab R1R2 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例例如图所示的电路中如图所示的电路中, ,电池的电动势为电池的电动势为E,E,内内 阻为阻为r,Rr,R1 1和和R R2 2是两个定值电阻是两个定值电阻, ,当可变电阻当可变电阻R R的的 滑片向滑片向a a点移动时点移动时, ,通过通过R

22、 R1 1的电流的电流I I1 1和通过和通过R R2 2的的 电流电流I I2 2将发出的变化是将发出的变化是( )( ) A. IA. I1 1变大变大, I, I2 2变小变小 B. IB. I1 1变大变大,I,I2 2变大变大 C. IC. I1 1变小变小, I, I2 2变大变大 D. ID. I1 1变小变小, I, I2 2变小变小 答案是：答案是：C C R1 I I1 1 I I2 2 R2 R a b 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例例. .如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向如图所示，当滑线变阻器的滑动触点向b b 移动时：移动时：( )( ) A A、伏特

23、表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数减少的读数减少 B B、伏特表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数增大的读数增大 C C、伏特表、伏特表V V的读数减少，安培表的读数减少，安培表A A的读数减少的读数减少 D D、伏特表、伏特表V V的读数减少，安培表的读数减少，安培表A A的读数增大的读数增大 答案是答案是: : A A 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例：在如图所示的电路中，例：在如图所示的电路中， ， ， 当开关处于位置时，电流表读数当开关处于位置时，电流表读数 ，当 ，当 开关处于位置时，电流表读数开关处于位置时，电流

24、表读数 求电 求电 源的电动势和内阻源的电动势和内阻r r 解析：根据闭合电路的欧姆定律可解析：根据闭合电路的欧姆定律可 列出下面两个方程：列出下面两个方程： r r r r 消去，解出消去，解出r r，得，得 代入数值，得代入数值，得 r=1r=1 将将r r及及 、 、 的值代入 的值代入 r r中，得 中，得 12 2211 II RIRI r 1 A R1 R2 2 Er 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 三电源的功率和效率：三电源的功率和效率： 功率：功率： 电源的功率（电路中的总功率）电源的功率（电路中的总功率）P=EI， 电源的输出功率（外电路中的电功率）电源的输出功率（

25、外电路中的电功率）P出 出=UI 电源内部消耗的功率（内电路中的热功率）电源内部消耗的功率（内电路中的热功率）P内 内=I2r 电源的输出功率与外电阻的关系（纯电阻电路）：电源的输出功率与外电阻的关系（纯电阻电路）： （等号成立的条件是（等号成立的条件是r） 电源输出功率随外电阻电源输出功率随外电阻 变化的图线如图所示，变化的图线如图所示， 当内外电阻相等时，电源当内外电阻相等时，电源 的输出功率最大，为的输出功率最大，为 . r E r E rR Rr rR RE P 44 4 22 22 2 r E P m 4 2 oR P出 出 Pm r P PP P出 出 P P内 内 分析闭合电路欧

26、姆定律分析闭合电路欧姆定律 电源输出功率最大值的另一种推导方法：电源输出功率最大值的另一种推导方法： r R rR E RrrR RE rR RE R r P 4 )(4)()( 2 2 2 2 2 2 2 ） （ 出 当当r r时，电源输出功率最大为：时，电源输出功率最大为： r E P m 4 2 出 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例例: :如图，已知如图，已知E =6VE =6V，r =4r =4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化的变化 范围是范围是0 01010。求：电源的最大输出功率；。求：电源的最大输出功率；R R1 1 上消耗的最大功率；上消耗的最大功率；R

27、R2 2上消耗的最大功率上消耗的最大功率. . 解析：解析：R R2 2=2=2时，外电阻时，外电阻 r r，电源输出，电源输出 功率最大为功率最大为出 出m m=E =E2 2/4r=2.25W/4r=2.25W； R R1 1是定值电阻，电流越大功率越大，所以是定值电阻，电流越大功率越大，所以R R2 2=0=0时时 I Im m=E/(R=E/(R1 1+r)=1A,R+r)=1A,R1 1上消耗的功率最大为上消耗的功率最大为P P1m 1m=I =I2 2R R1 1=2W=2W； 把把R R1 1也看成电源的一部分，也看成电源的一部分， 等效电源的内阻为等效电源的内阻为66，所以，所

28、以， 当当R R2 2=R=R1 1+r=6+r=6时，等效电源的输时，等效电源的输 出功率最大，即出功率最大，即R R2 2上消耗的电功率上消耗的电功率 最大，为最大，为 m m=E =E2 2/4(R/4(R1 1+r)=1.5W.+r)=1.5W. Er R2 R1 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 2 2电源的效率：电源的效率： 增大，增大；减小，减小，增大，增大；减小，减小， 前两个等号适用于任何电路，后两个前两个等号适用于任何电路，后两个 等号只适用于纯电阻电路等号只适用于纯电阻电路 R r rR R E UP 1 1 出 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 四.含有

29、电容器的直流电路 电容器充放电结束后电容器充放电结束后 1 1 在直流电路中电容器可视为断路在直流电路中电容器可视为断路 2 2 与其与其串联串联的电阻无电流，两端没有的电阻无电流，两端没有 电压，充当导线的作用电压，充当导线的作用 分析闭合电路欧姆定律分析闭合电路欧姆定律 例例. .已知如图，电源内阻不计。为使电已知如图，电源内阻不计。为使电 容器的带电量增大，可采取以下那些容器的带电量增大，可采取以下那些 方法：（方法：（ ） A. A.增大增大R R1 1 B. B.增大增大R R2 2 C. C.增大增大R R3 3 D. D.减小减小R R1 1 R1 R3 R2 E C A B B C C C R1R2 R3 CDCD 课