第二讲 部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用

1、第二讲第二讲 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律及其应用闭合电路欧姆定律及其应用一、部分电路欧姆定律一、部分电路欧姆定律 （1）内容：）内容：RUI 注意：注意： 欧姆定律欧姆定律适用于金属导体和电适用于金属导体和电解液解液,不适用于气体导电不适用于气体导电. （2）公式）公式: 导体中的电流跟它两端的电压成导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比正比，跟它的电阻成反比（3）电阻的伏安特性曲线）电阻的伏安特性曲线0IU0IUR2R10IR4R3U0IU三、闭合电路的欧姆定律三、闭合电路的欧姆定律 内容：内容： 闭合电路欧姆定律的表达形式：闭合电路欧姆定律的表达形式： E

2、=U外外+U内内 rREI （I、R间关系）间关系） U外外 =E-Ir （U外外 、I 间关系）间关系） 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比比，跟内、外电路中的电阻之和成反比E rRIU外外（3）讨论：）讨论：U外外=E-IrrREI (E、r 是常量，是常量，R、I、U外、外、U内内 是变量是变量)a.当外电阻当外电阻R减小时，则减小时，则I ;E=U外外+U内内 增大增大增大增大减小减小内电压内电压U内内 ;外电压（路端电压）外电压（路端电压）U外外E rRIU外外b.当外电路短路即外电阻为零时，当外电路短路即外电阻为零

3、时，U外外=E-IrrREI (E、r 是常量，是常量，R、I、U外外是变量是变量)E=U外外+U内内 （3）讨论：）讨论：rEI短E rRIU外外U外外=0U内内=EU外外=E-IrrREI (E、r 是常量，是常量，R、I、U外外是变量是变量)E=U外外+U内内 （3）讨论：）讨论：c.当外电路断开时，当外电路断开时，U外外 = E这就是说，这就是说，开路时的外电开路时的外电压（路端电压）等于电源压（路端电压）等于电源的电动势的电动势.E rRIU外外S 练习练习1：如图所示，电源的电动势为：如图所示，电源的电动势为E，内电阻为，内电阻为r，外电路接有定值电阻外电路接有定值电阻R1和滑动变

4、阻器和滑动变阻器R，合上开关，合上开关K，当滑动变阻器的滑动头当滑动变阻器的滑动头P从从R的最左端移到最右端的过的最左端移到最右端的过程中程中 ( )A电压表读数一定变大电压表读数一定变大 B电压表读数一定变小电压表读数一定变小CR1消耗的功率一定变小消耗的功率一定变小DR消耗的功率一定变小消耗的功率一定变小VR1E rK R PA C四、四、 电源的功率电源的功率（2）电源的输出功率）电源的输出功率（3）电源内部消耗的功率）电源内部消耗的功率（1）电源的总功率）电源的总功率 五、关于电源的输出功率的讨论五、关于电源的输出功率的讨论E rR1、如图，已知电源电动势、如图，已知电源电动势E、内阻

5、、内阻r，外，外电阻的最大值电阻的最大值Rmr, 求电源的有最大输求电源的有最大输出功率的条件、最大输出功率出功率的条件、最大输出功率Pm。解解:由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：联立联立 式解得：式解得：rErRrRErRrRREP422222222当当R=r时取等号，输出功率有最大值时取等号，输出功率有最大值rEPm42电源的输出功率电源的输出功率P=I2RrREIO RP出出Pmr（1）条件：）条件：R=r（2）rEPm42E rR1、如图，已知电源电动势、如图，已知电源电动势E、内阻、内阻r，外，外电阻的最大值电阻的最大值Rmr, 求电源的有最大输求电源的有最大输出功率的条件

6、、最大输出功率出功率的条件、最大输出功率Pm。2、如图，已知电源、如图，已知电源E、r、外电阻的最大电、外电阻的最大电阻阻Rm ，若，若Rm r，求电源的有最大输出功，求电源的有最大输出功率的条件及率的条件及Pm。E rR（1）条件：滑动变阻器电阻）条件：滑动变阻器电阻R为最大值为最大值Rm时时（2）22rRREPmmmO RP出出Pmr3、如图，已知、如图，已知E、r、R0，外电路的总电，外电路的总电阻的最大值大于阻的最大值大于r,求电源的有最大输出功求电源的有最大输出功率的条件及率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：）条件：R+R0=r（2）rEPm42O RP出出Pmr4、如图，已知、

7、如图，已知E、r、R0，若，若R0大于大于r，求，求电源的有最大输出功率的条件及电源的有最大输出功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：滑动变阻器的电阻）条件：滑动变阻器的电阻R=0（2）2002rRREPmO RP出出PmrR05、如图，已知、如图，已知E、r、R0、滑动变阻器的最大电阻、滑动变阻器的最大电阻Rm ，求滑动变阻器，求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及消耗的最大功率的条件及Pm。RE r rREPm024（1）若滑动变阻器的最大电阻）若滑动变阻器的最大电阻Rm 大于电源的内阻大于电源的内阻r和和定值电阻定值电阻R0之和，则当之和，则当R =r+R0时滑动变阻器消耗的功时滑动变

8、阻器消耗的功率有最大值率有最大值202rRRREPmmm（2）若滑动变阻器的最大电阻）若滑动变阻器的最大电阻Rm 小于电源的内阻小于电源的内阻r和和定值电阻定值电阻R0之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值Rm时滑动变阻器消耗的功率有最大值时滑动变阻器消耗的功率有最大值 练习练习2：如图所示电路，：如图所示电路，R1为变阻器，为变阻器，R2为为定值电定值电阻，阻，r为电源内阻，且为电源内阻，且rR2。若。若R1上的电功率为上的电功率为P1，R2上的电功率为上的电功率为P2。以下叙述中正确的是。以下叙述中正确的是 （ ）(A) 要使要使P1与与P2的和最大，必须使的

9、和最大，必须使R1=rR2。(B) 要使要使P1最大，必须使最大，必须使R1= R2+ r。 (C) 要使要使P2最大，必须使最大，必须使R2= R1+ r。 (D)（P1+ P2）的最大值，由）的最大值，由和和r决定。决定。 rR1R2A B D练习练习3：如图：如图15所示，电源的电动势所示，电源的电动势E7.5V，内，内阻阻r1.0 ，定值电阻，定值电阻R212 ，电动机，电动机M的线圈的线圈的电阻的电阻R0.50 闭合开关闭合开关S，电动机转动稳定后，电动机转动稳定后，电压表的示数电压表的示数U14 V，电阻，电阻R2消耗的电功率消耗的电功率P23.0 W求电动机转动稳定后：求电动机转

10、动稳定后：（1）电路的路端电压）电路的路端电压.（2）通过电动机的电流）通过电动机的电流MVR1E rS R23如图如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的所示的是甲、乙、丙三个电源的UI图线，图线，甲和丙两图线平行，下列判断正确的是甲和丙两图线平行，下列判断正确的是 ( )A甲电源的电动势比乙大甲电源的电动势比乙大B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C甲和丙电源的内阻相等甲和丙电源的内阻相等D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小甲电源内阻最大，丙电源内阻最小 0IU甲甲丙丙乙乙图图5B C4有一内电阻为有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标为的电解槽和一盏标为“110V 60W

11、”的灯泡串联后接在电压为的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，的直流电路两端，灯泡正常发光，则灯泡正常发光，则 （ ）A电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为120WB电解槽发热功率为电解槽发热功率为60W C电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为60W D电路消耗总功率为电路消耗总功率为60W C解答：解答：（1）路端电压等于）路端电压等于R2两端的电压，两端的电压， RUP2 由由V .06 V 1203222 .RPUU得得（2）电源的电动势）电源的电动势E = U2Ir，由此得干路电流由此得干路电流 A51 A0106572.rUEI 通过通过R2的电流的电流 A5 . 0

12、 A120 . 6222 RUI通过电动机的电流通过电动机的电流 I1 = II2 =(1.5-0.5) A=1.0 A 5（15分）如图所示，电解槽分）如图所示，电解槽A和电炉和电炉B并联后接并联后接到电源上，电源内阻到电源上，电源内阻r=1 ，电炉电阻，电炉电阻R=19 ，电解，电解槽电阻。槽电阻。r=0.5当当S1闭合、闭合、S2断开时，电炉消耗功断开时，电炉消耗功率率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率都闭合时电炉消耗功率475W（电炉（电炉电阻可看作不变）。试求：电阻可看作不变）。试求： （1）电源的电动势；）电源的电动势； （2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；都闭合

13、时，流过电解槽的电流大小； （3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。的功率。解：解：（1）当）当S1闭合闭合S2断开时电炉功率为断开时电炉功率为P1电炉中电流电炉中电流A6196841 RPI电源电动势电源电动势 E = I (R+r) = 120VAS1S2B（2）当）当S1、S2都闭合时电炉功率为都闭合时电炉功率为P2电炉中电流电炉中电流A5194752 RPIR电源路端电压为电源路端电压为 U=IR R=519=95V通过电源的电流为通过电源的电流为 A25195120 rUEI通过电解槽的电流为通过电解槽的电流为IA =I- IR =

14、20A（3）电解槽消耗的电功率）电解槽消耗的电功率 PA =IA U=20 95=1900W电解槽内热损耗功率电解槽内热损耗功率P热热 =IA2 r =202 0.5=200W电解槽转化成化学能的功率电解槽转化成化学能的功率P化化 =PA - P热热 =1700W6如图所示的电路中，电源的电动势如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻，内阻r=1.0 ；电阻；电阻R1=10 , ,R2=10 , ,R3=30 , ,R4=35 ；电容器的电容电容器的电容C=10 F.电容器原来不带电电容器原来不带电.求接通电键求接通电键K并达到稳定这一过程中流过并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。

15、的总电量。 R2R3R4R1E rKC解：解： 由电阻的串并联公式由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为得闭合电路的总电阻为9321321 rRRR)R(RRR由欧姆定律得由欧姆定律得, 通过电源的电流通过电源的电流I=E/R=1/3 A 电源的端电压电源的端电压U=E-Ir=8/3 V电阻电阻R3两端的电压两端的电压V2323 URRRU通过通过R4的总电量就是电容器的电量的总电量就是电容器的电量Q=CU=2.010-5 C7. 小张同学将一直流电源的总功率小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率、输出功率PR和电源内部的发热功率和电源内部的发热功率Pr随电流随电流 I 变化的图线画在变

16、化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的了同一坐标纸上，如右图中的 a、b、c 所示，则下所示，则下列判断正确的是列判断正确的是 ( )A.直线直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率B .曲线曲线 b 表示电源的输出功率表示电源的输出功率 C.电源的电动势电源的电动势 E= 3V.内电阻内电阻r=1D .电源的最大输出功率电源的最大输出功率Pmax= 9W321P/W369I/A0acbA C解见下页解见下页321P/W369I/A0acb解：解：电源的总功率电源的总功率PE =IEI所以直线所以直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率电源内部的发热功率电源内部的发热功率Pr =I2rI2

17、 所以曲线所以曲线 b 表示电源内部的发热功率表示电源内部的发热功率输出功率输出功率rR)rR(ER)rRE(RIPR42222 由直线由直线 a ，E=P/I=9/3=3V 由曲线由曲线 b, r=Pr /I2 =9 / 32 =1 四、闭合电路的四、闭合电路的U-I 图象图象 右图中右图中a为电源的为电源的U-I图象；图象；b为外电阻的为外电阻的U-I 图象；图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小的斜率的绝对值表示外电阻的大小;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；出功率；uO I Im iEU M（I，U）b aN 当两个斜率相等时（即内、当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时外电阻相等时)图中矩形面积最图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一