闭合电路的欧姆定律ppt3508

1、2004年名师课堂辅导讲座年名师课堂辅导讲座高中部分高中部分电源电源电源电源是一种把其它形式能转化为电能是一种把其它形式能转化为电能的装置的装置电源在电路中的作用电源在电路中的作用：将其它形式的：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。的电压。 内电路、外电路、内电阻、外电阻 外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等. 外电阻：外电路的总电阻. 内电阻：内电路的电阻、通常称为电源的内阻. 内电路：电源内部的电路. 内电路、外电路、内电阻、外电阻 外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等. 外电阻：外电路的总电阻. 内电阻：内电路的电阻、通常称为电

2、源的内阻. 内电路：电源内部的电路. 复习目标复习目标1、了解电动势的概念，掌握闭合电路的欧姆、了解电动势的概念，掌握闭合电路的欧姆定律。定律。2、能够应用闭合电路的欧姆定律解决简单的、能够应用闭合电路的欧姆定律解决简单的闭合电路问题。闭合电路问题。3、能够识别闭合电路中各种电功率，并能用、能够识别闭合电路中各种电功率，并能用相关物理量表达出来。相关物理量表达出来。4、能分析和计算含有电容器的直流闭合电路、能分析和计算含有电容器的直流闭合电路问题。问题。基本知识回顾基本知识回顾1、电动势：、电动势：电动势是一个表征电源把其他形式能转电动势是一个表征电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量。化

3、为电能本领大小的物理量。把单位正电荷由电源负极搬运把单位正电荷由电源负极搬运到正极非静电力所做的功到正极非静电力所做的功电动势在电动势在数值上等数值上等于于电源开路时的电压电源开路时的电压电源内电压与路端电压之和电源内电压与路端电压之和闭合电路欧姆定律 1、内容： 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。 2、公式： rREI3、适用条件： 外电路是纯电阻的电路. 2、闭合电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。动势成正比，跟整个电路的总电阻成反比。公式公式I=ER+

4、rE=U外外+U内内U=E-Ir适用条件：外电路为纯电阻的电路适用条件：外电路为纯电阻的电路 例题： 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压。解：由题意知，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.12 .由闭合电路欧姆定律得： 路端电压为U = IR=11.38 V =1.38 V 3、路端电压、路端电压U随外电阻随外电阻R变化的讨论变化的讨论U=IR=ER+rR =E1+rR由上式由上式UR可得图象如图所示可得图象如图所示0RUEE2r从图可以看出：从图可以看出：(1)当当R增大时，增大时，U也随之增大。也随之

5、增大。(2)当外电路断开时当外电路断开时,R=,U=E。(3)当外电路短路时当外电路短路时,R=0,U=0,I短短= 一般一般情况下不允许外电路短路。情况下不允许外电路短路。Er 路端电压U随外电阻R变化的讨论U外=I R外=ER外+r R外=E1+rR外当R外增大时， U外也随之增大当外电路断开时, R外=, U外=E当外电路短路时, R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情况下不允许外电路短路。Er讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小 路端电压U随外电阻R变化的讨论U外=I R外=ER外+r R外=E1+rR外当R外增大时， U外

6、也随之增大当外电路断开时, R外=, U外=E当外电路短路时, R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情况下不允许外电路短路。Er讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小路端电压随电流变化的U-I图像图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E.图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短=E/r.图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=U/I.【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立U = E I r 知:U是I 的一次函数内出总内内出总三个功率关系：内电阻功率：外电路功率：电源总功率：PPP)(

7、IUIP)()(EUIP)(EIP)(222drcrRRba4、电源的输出功率随外电阻变化的讨论、电源的输出功率随外电阻变化的讨论(1)电源的工作功率电源的工作功率P=IE(2)内耗功率：内耗功率：P内内=I2r(3)输出功率：输出功率：P出出=P- P内内=IE- I2r=IU当外电阻为纯电阻电路时当外电阻为纯电阻电路时P出出=I2R=E2R(R+r)2=E2+4r(R-r)2R当当R=r时时,P出出最大，且最大值为最大，且最大值为P出出m=E24r0RP出出E24rrP出出R图线如图所示图线如图所示当当Rr时，随着时，随着R的增加，的增加，P出出减少减少当当Rr时，随着时，随着R的的增加，

8、增加，P出出增加增加 例题：例题：已知如图，已知如图，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求： 电源的最大输出功率；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 R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1 2.25W； 2W； 1.5W。闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析例例1、如图所示，当滑动变阻器滑片、如图所示，当滑动变阻器滑片P向右向右移动时，试分析移动时，试分析L1 L2 L3的亮度变化情况。的亮度变化情况。L1L2L3P小，小， L1将变暗，同时将变暗

9、，同时L1分得的电压变小。路分得的电压变小。路端电压增大，端电压增大，L2两端电压增大，故两端电压增大，故L2变亮。变亮。总电流减小，总电流减小， L2分得的电流增大，可见分得的电流增大，可见L3上上的电流比的电流比L1上的电流减小得还要多，因此上的电流减小得还要多，因此L3也要变暗。也要变暗。解析当解析当P向右移动，向右移动，R滑滑有效电有效电阻变大，整个电路的电阻增大。阻变大，整个电路的电阻增大。根据根据I总总减小，流过减小，流过L1的电流变的电流变总结：总结：(1)讨论灯泡亮度的变化情况，只讨论灯泡亮度的变化情况，只需判断其电流或电压如何变化就需判断其电流或电压如何变化就可以。可以。(2

10、)闭合电路动态分析的一般顺序闭合电路动态分析的一般顺序是：先电阻，再总电流；先内电是：先电阻，再总电流；先内电压，再路端电压；先判断干路用压，再路端电压；先判断干路用电器，再支路用电器；先固定支电器，再支路用电器；先固定支路，再变化支路。路，再变化支路。利用闭合电路欧姆定律定量计算利用闭合电路欧姆定律定量计算例例2、有电路如图所示，、有电路如图所示，R1=3000,VA是内是内阻为阻为6000 的电压表，的电压表，VB是内阻为是内阻为3000的电压表，已知：的电压表，已知：求求R的值。的值。K1K2ABRR1R2VAVBK1断开、断开、K2接到接到A时，电时，电压表读数是压表读数是4V；K1接

11、通、接通、 K2接到接到A时，电时，电压表读数是压表读数是8V；K1接通、接通、 K2接到接到B时，电时，电压表读数是压表读数是7.5V，设电源电动势为设电源电动势为E，内阻为，内阻为r，R1与与RA的并联总电阻为的并联总电阻为RA 1=2000 ， R1与与RB的并联总电阻为的并联总电阻为RB 1=1500 解析：解析：由于由于K1闭合时闭合时,VA和和VB的示的示数不相同数不相同,所以电源的内阻所以电源的内阻不能忽略不能忽略,且由于且由于R1与两电与两电压表内阻较接近压表内阻较接近,所以必须所以必须考虑电表内阻的影响考虑电表内阻的影响K1K2ABRR1R2VAVB当当K1断开、断开、K2接

12、接A时，时，根据分压原理有根据分压原理有K1接通、接通、 K2接到接到A时，时，R被短路，同理有被短路，同理有K1接通、接通、 K2接到接到B时，同理还有时，同理还有K1K2ABRR1R2VAVB4E2000R+2000+R2+r=8E20002000+R2+r=1500+R2+r1500E7.5= 由和可得由和可得:E=10V,R2+r=500 ,然然后代入式可得后代入式可得R=2500 总结总结:(1)在闭合电路的定量计算中，一般每一种电在闭合电路的定量计算中，一般每一种电路工作状态对应一个欧姆定律方程。路工作状态对应一个欧姆定律方程。(2)本题中伏特表不能视为理想电表，而应视本题中伏特表

13、不能视为理想电表，而应视为可显示电压的电阻。为可显示电压的电阻。(3)这部分题目中，往往会出现方程的数目少这部分题目中，往往会出现方程的数目少于未知数的数目，分析后不难发现，其中的于未知数的数目，分析后不难发现，其中的两个或多个未知量可等效为一个未知量两个或多个未知量可等效为一个未知量闭合电路中的能量转化问题闭合电路中的能量转化问题例例3、在图中，发电机的内阻、在图中，发电机的内阻r=0.1 ，每，每根输电线的电阻为根输电线的电阻为rL=0.1 ，负载电阻，负载电阻R=22 ，电路中的电流强度，电路中的电流强度I=10A，求：，求：发电机的功率。发电机的功率。负载两端的电压负载两端的电压UR；

14、外电路上的电压外电路上的电压U端端；发电机的电动势；发电机的电动势；整个外电路上消耗的功率整个外电路上消耗的功率P外外；负载上消耗的功率；负载上消耗的功率；导线上消耗的功率；导线上消耗的功率；发电机内部消耗的功率；发电机内部消耗的功率；GU载RrLrLU端+UR=IR=1022=220V外电路上的电压外电路上的电压U端端 U端端=IR=I(R+2rL)=10(22+2 0.1)=222V电源电动势电源电动势E= U端端+Ir=(222+10 0.1)=223V外电路上消耗的功率外电路上消耗的功率P外外=I U端端=10 222=2.22kwGU载RrLrLU端+负载两端的电压负载两端的电压负载

15、上消耗的功率负载上消耗的功率P载载=IU载载=10220=2.2kw导线上消耗的功率导线上消耗的功率P导导=2I2rL=2 102 0.1=20w发电机内部消耗的功率发电机内部消耗的功率P内内P内内=I2r=102 0.1=10w发电机的功率发电机的功率P=IE=10 223=2.23kwGU载RrLrLU端+含有电容的闭合电路的计算含有电容的闭合电路的计算例例4、如图所示，电源电动势、如图所示，电源电动势E=10V，R1=4,R2=6,C=30F,电池内阻可忽略。电池内阻可忽略。ER1R2CS(1)闭合开关闭合开关S，求稳定后，求稳定后通过通过R1的电流。的电流。(2)然后将开关然后将开关S

16、断开，求断开，求这以后流过这以后流过R1的总电量。的总电量。ER1R2CS解析：解析：(1)由闭合电路欧姆定律，由闭合电路欧姆定律，闭合稳定后流过电阻的闭合稳定后流过电阻的电流为电流为:I=ER1+R2104+6=1(A)(2)断开断开S前电容器上极板带正电前电容器上极板带正电,其带电量为其带电量为Q1=CU2=CIR2=3010-6 1 6=1.2 10-4C断开电路稳定后，电容器的电压升高为断开电路稳定后，电容器的电压升高为U1 =E=10V,电容器被充电电容器被充电,上极板仍带正电上极板仍带正电带电量带电量Q2=CU1 =CE=30 10-6 10=3 10-4C断开后流过的电量为断开后

17、流过的电量为Q=Q2Q1=1.2 10-4CER1R2CS练习练习1：如图所示，电源电动势为：如图所示，电源电动势为E，内阻，内阻为为r，合上开关，合上开关S后电灯恰能正常发光，如后电灯恰能正常发光，如果某一时刻电灯果某一时刻电灯L1的灯丝烧断，则（的灯丝烧断，则（ ）A.L3变亮，变亮，L2、 L4变暗变暗B. L2、 L3变亮，变亮，L4变暗变暗C. L4变亮，变亮，L2 、L3变暗变暗D. L3、 L4变亮，变亮，L2变暗变暗BL1 L2L3L4SE、r练习练习2:如图所示的图线，如图所示的图线，a是某电源的图是某电源的图线，线，b是电阻是电阻R的的UI图线，这个电源的图线，这个电源的内电阻等于内电阻等于_，用这个电源和两个电，用这个电源和两个电阻阻R串联成闭合电路，电源输出的电功率串联成闭合电路，电源输出的电功率等于等于_。123136245I/AU/V02 4w练习练习3:如图中如图中E=10V ，C1=C2=30F ，R1=4 ， R2=6 ，电池内阻可忽略，先闭合开，电池内阻可忽略，先闭合开关关K，待电路稳定后，再将，待电路稳定后，再将K断开，则断开断开，则断开K后流过电阻后流过电阻R1的电量为的电量为_C。ER1R2C1C2KK闭合闭合Q1= C1U2=1.810-4CK断开断开Q1 =C1E=3 10-4CQ2=