高二物理闭合电路的欧姆定律

1、2.7 2.7 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律复习回顾复习回顾: :1 1、什么是电源？、什么是电源？2 2、电源电动势的概念、电源电动势的概念? ?物理意义物理意义? ?把其它形式的能转换成电能的装置。把其它形式的能转换成电能的装置。（1 1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源电源 的负极移到正极所做的功。的负极移到正极所做的功。（2 2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。为电能本领。3 3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？W = I U

2、 tW = I U t对于纯电阻电路对于纯电阻电路22UW=IUt=I Rt=Rt各各种种电电池池分析分析: :在闭合电路中在闭合电路中, ,内外电路的能量转化关系内外电路的能量转化关系? ?1. 1.闭合电路的组成：闭合电路的组成： 电源、用电器、导线电源、用电器、导线2. 2.外电路和内电路外电路和内电路I = U/RI = U/R3. 3.电源是把其它形式的电源是把其它形式的能转化为电能的装置。能转化为电能的装置。一、闭合电路一、闭合电路: :1.1.用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。 外电路外电路: :电源外部的用电器和导线构成外电路电源外部的

3、用电器和导线构成外电路. . 内电路内电路: :电源内部是内电路电源内部是内电路. .闭合电路闭合电路部分电路部分电路rERK内电路内电路外电路外电路 在外电路中，电流方向由正极在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。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到正极，所以电流方向为负极流向正极，沿着电流方向电势升高。正极，沿着电流方向电势升高。2.2.闭合回路的电流方向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。内电路与外电路中的总电

4、流是相同的。3.3.电路中的电势变化情况电路中的电势变化情况（1 1）在外电路中，沿电流方向电势降）在外电路中，沿电流方向电势降低。低。（2 2）在内电路中，一方面，存在内阻，）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，沿沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势电流方向存在电势“跃升跃升”。bdacababcd4 4讨论讨论1. 1.若外电路中的用电器都是纯电阻若外电路中的用电器都是纯电阻R R，在时间，在时间t t内外电内外电路中有多少电能转化为内能？路中有多少电能转化为内能？rERK内电路内电路外电路外电路 Q外外=I2Rt2. 2.内电路也有电阻内电路也有电

5、阻r r，当电流通过内电，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？是多少？Q内内=I2rt3. 3.电流流经电源时，在时间电流流经电源时，在时间t t内非内非静电力做多少功？产生多少电能？静电力做多少功？产生多少电能？E电电=W非非=EqEIt4. 4.以上各能量之间有什么关系？以上各能量之间有什么关系？ 根据能量守恒定律，非静电力做的功应根据能量守恒定律，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该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。能的总和。WW非非=E=E外外+E+E内内即：即：EItEIt=I =I2 2Rt+IRt+I2

6、 2rt rt即：即：EI=IEI=I2 2R+IR+I2 2r r电源工作时功率分配电源工作时功率分配：P P总总=P=P出出+P+P内内. .表述：闭合电路中的电流跟电源的表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比之和成反比. .对纯电阻电路对纯电阻电路 rREIIrIRE 即rREI闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律rREIIrIRE 或说明：说明：闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律：IRU外 1. 1. 是外电路上总的电势降是外电路上总的电势降落，习惯上叫落，习惯上叫路端电压路端电压. .IrU内 2. 2. 是内电路上的电势降

7、是内电路上的电势降落，习惯上叫落，习惯上叫内电压内电压. . E=U +UE IR Ir外内3.外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压. .如图电路：如图电路：R R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小路端电压路端电压: :IrEU二、路端电压跟负载的关系二、路端电压跟负载的关系. .两个特例：两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时/00RIE rU端，0RIE 端，U（1 1）外电路）外电路断路断路时时路端电压跟负载的关系小结路端电压跟负载的关系小结1 1、路端电压：即外电路上的电压降，是

8、电源、路端电压：即外电路上的电压降，是电源加在负载（用电器）上的加在负载（用电器）上的“有效有效”电压。电压。2 2、U = E U = E - - I rI r断路：断路：R R无穷大，无穷大，I I 为为0 0，I rI r也为也为0 0 ，U = E U = E 。（电动势在数值上等于电源没有接入电路时两（电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压）极间的电压）短路：短路：R = 0 R = 0 ，I = E / r I = E / r 。 r r 很小（蓄电池很小（蓄电池0.005 0.1 0.005 0.1 ，干电池小于，干电池小于11），电流太），电流太大，烧坏电源，还可能引

9、起火灾。大，烧坏电源，还可能引起火灾。3 3、U - I U - I 关系图象：关系图象： 由：由：U = E U = E - I r I r 知，知， U U是是I I 的一次函数。的一次函数。1 1外电路中，电能转化其它形式的能。同时外电路中，电能转化其它形式的能。同时电源的内电阻将电能转化为内能电源的内电阻将电能转化为内能2. 2.上述所消耗的电能，均由电源提供。电源上述所消耗的电能，均由电源提供。电源将其它形式的能转化为电能。电源的电动将其它形式的能转化为电能。电源的电动势越大，将其它形式的能转化为电能的本势越大，将其它形式的能转化为电能的本领越大。领越大。闭合电路中的能量转化闭合电路

10、中的能量转化E=U外外+U内内EI=U外外I+U内内IEIt=U外外It+U内内It1. 1.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 1.5V1.5V，内阻为，内阻为0.120.12，外电路的电，外电路的电阻为阻为1.381.38， 求电路中的电流和路端求电路中的电流和路端电压电压. .RSEr 课堂训练课堂训练I = 1 AU = 1.38V2. 2.如图，如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关处于当开关处于位置位置1 1时时, ,电流表读数电流表读数I I1 1=0.2A=0.2A；当开关处；当开关处于位置于位置2 2时时, ,电流表读数电流表读

11、数I I2 2=0.3A=0.3A求电源的求电源的电动势电动势E E和内电阻和内电阻r r。1AR1R22ErE = 3V E = 3V r = 0.2r = 0.23. 3.如图，如图，R R0.80.8当开关当开关S S断开时电压断开时电压表的读数为表的读数为1.5V1.5V；当开关；当开关S S闭合时电压闭合时电压表的读数为表的读数为1.2V1.2V则该电源的电动势和则该电源的电动势和内电阻分别为多少内电阻分别为多少? ?4.4.5.5. 电源的外特性曲线电源的外特性曲线路端电压路端电压U U随电随电流变化的图象流变化的图象 （1 1）图象的函数表达：）图象的函数表达： IrEU（2 2

12、）图象的物理意义）图象的物理意义 在纵轴上的截距表示电源的电动势在纵轴上的截距表示电源的电动势E E rEI/短在横轴上的截距表示电源的短路电流在横轴上的截距表示电源的短路电流图象斜率的绝对值表示图象斜率的绝对值表示电源的内阻电源的内阻，内阻越大，内阻越大，图线倾斜得越厉害图线倾斜得越厉害三、电池组的串并联三、电池组的串并联1 1、串联：、串联：2 2、并联、并联：00nrr 串串nE00rn1r 并并E四、电源的功率和效率四、电源的功率和效率 1. 1.功率功率电源的功率（电源的总功率）电源的功率（电源的总功率）:P:PE E=I IE E ; ;电源的输出功率电源的输出功率:P:P出出=I

13、 IU ; U ; 电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率: :P P r=r=I I2 2r r2.2.电源的效率电源的效率: : 3.3.电源的输出功率电源的输出功率 : :当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为rErRrErRREP44)-(R22222rEPm42o RP出出PmrrRREUPPE电源输出功率随外电阻变化的图线电源输出功率随外电阻变化的图线（只适用于纯电阻电路）（只适用于纯电阻电路） 例例1: 1: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。

14、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 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W1.5W。例例2:2:直线直线OACOAC为某一直流电源的总功率为某一直流电源的总功率P P总随电流总随电流I I变化的图线变化的图线, ,抛物线抛物线OBCOBC为为同一直流电源内部热功率同一直流电源内部热功率PrPr随电流随电流I I变变化的图线化的图线, ,若若A A、B B对应的横坐标为对应的横坐标为2A,2A,那么线段那么线段ABAB表示的功率为表示的功率为 W, W, I

15、 I=2A=2A对应的外电阻是对应的外电阻是 .P/WI/AO123ABC92 20.50.5（上海（上海0505高考）高考）1 1、右图中图线表示某电池组的输出电压一、右图中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输出功率一电流关电流关系，图线表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为系该电池组的内阻为当电池当电池组的输出功率为组的输出功率为120W120W时，电池组的输出电压时，电池组的输出电压是是V V 530课堂训练课堂训练（0505江苏高考卷）江苏高考卷）2 2、如图所示，、如图所示，R R为电阻箱，为电阻箱，V V为理想电压表当电阻箱读为理想电压表当电阻箱读数为数为R R1

16、1=2=2时，电压表读数为时，电压表读数为U U1 1=4V=4V；当电阻箱读数；当电阻箱读数为为R R2 2=5=5时，电压表读数为时，电压表读数为U U2 2=5V=5V求：求： (1)(1)电源的电动势电源的电动势E E和内阻和内阻r r。 (2)(2)当电阻箱当电阻箱R R读数为多少时，电源的输出功率最大读数为多少时，电源的输出功率最大? ?最大最大值值PmPm为多少为多少? ?6EV1r R1，P9W课堂训练课堂训练五、电路的动态分析问题五、电路的动态分析问题 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和生变化，就会影响整个电路

17、，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。每一部分的电流、电压都发生变化。 讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。并联电路的电流关系。 思路思路: :例例3: 3: 如图所示，电源电动势为如图所示，电源电动势为E E，内电阻，内电阻为为r r当滑动变阻器的触片当滑动变阻器的触片P P从右端滑到从右端滑到左端时，发现电压表左端时，发现电压表V V1 1、V V2 2示数变化的示数变化的绝对值分别为绝对值分别为UU1 1和和UU2 2，下列说法中，下列说法中正确的是正确的是 A.

18、A.小灯泡小灯泡L L1 1、L L3 3变暗，变暗，L L2 2变亮变亮 B.B.小灯泡小灯泡L L3 3变暗，变暗，L L1 1、L L2 2变亮变亮 C.C.UU1 1UU2 2V2V1L1L2L3P B D B D 3 3、如图所示电路、如图所示电路, ,当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P P向上移动时向上移动时, ,判断电路中的电压表、电流判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化表的示数如何变化? ?课堂训练课堂训练V V1 1示数增大示数增大V V2 2示数增大示数增大A A示数减小示数减小六、含有电容器的直流电路六、含有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

19、 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 、与其相连的电阻无电流，两端没有电、与其相连的电阻无电流，两端没有电压，充当导线的作用压，充当导线的作用例例4.4.已知如图，电源内阻不计。为使已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（那些方法：（ ） 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 1R1 R3R2ECA B BC C CR1R2R3CDCD4 4如图如图10-310-3所示的电路中，已知电容所示的电路中，已知电容C C1

20、 1=C=C2 2，电阻，电阻R R1 1R R2 2，电源内阻可忽略不，电源内阻可忽略不计，当开关计，当开关S S接通时，以下说法中正确的接通时，以下说法中正确的有有 （ ） A A、C C1 1的电量增多，的电量增多，C C2 2的电量减少的电量减少 B B、C C1 1的电量减少，的电量减少，C C2 2的电量增多的电量增多 C C、C C1 1、C C2 2的电量都增多的电量都增多 D D、C C1 1、C C2 2的电量都减少的电量都减少图103D D课堂训练课堂训练5 5、如图所示，电源电动势、如图所示，电源电动势=12=12伏，内阻伏，内阻r=1r=1欧，电阻欧，电阻R R1 1=3=3欧，欧，R R2 2=2=2欧，欧，R R3 3=5=5欧，电容器的电欧，电容器的电容量容量C C1 1=4F,C=4F,C2 2=1F,=1F,求求C C1 1、C C2 2所带电量。所带电量。 QQ1 1=1.6=1.61010-5-5库库 QQ2 2=10=10-5-5库库课堂训练课堂训练七、电路故障分析七、电路故障分析一、电路故障的原因一、电路故障的原因1 1 、断路断路的特点的特点 电流为零，断点的同侧无电势差，电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断