选修3-1第4章第1节闭合电路的欧姆定律

1、第第1节节 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律一、电动势一、电动势2大小大小电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时 间的电压，间的电压，电源电动势用符号电源电动势用符号 表示，单位是表示，单位是 。3物理意义物理意义 电动势是反映电源把其他形式的能转化为电动势是反映电源把其他形式的能转化为 本领的物理本领的物理量，是电源的特征量。量，是电源的特征量。伏特伏特(V)两极两极E1.定义定义在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。极所做的功。电能电能关键一点关键一点不同类型的电池其

2、电动势不同，它是由电源本身的不同类型的电池其电动势不同，它是由电源本身的特性决定的。电动势由电源本身决定，与外电路无关，且电动势特性决定的。电动势由电源本身决定，与外电路无关，且电动势不是电压，它们是两个不同的物理概念，要从物理意义、决定因不是电压，它们是两个不同的物理概念，要从物理意义、决定因素上深刻理解素上深刻理解。(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

3、电路内电路外电路外电路4、闭合电路、闭合电路: 在在外电路外电路中，电流方向由正极流向负极，中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低沿电流方向电势降低。 在在内电路内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负中，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。极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。(2)(2)、闭合回路的电流方向、闭合回路的电流方向 内内电路与电路与外外电路中的总电流是电路中的总电流是相同相同的。的。(3)(3)、电路中的电势变化情况、电路中的电势变化情况在外电路中，沿电流方向电势降低。在外电路中，沿电流方向电势降低。在内电路中

4、，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；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另一方面，沿电流方向存在电势“跃升跃升”。abcdab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内外电路中有多少电能转化为内能？内外电路中有多少电能转化为内能？E外外=I2Rt2 2、内电路也有电阻、内电路也有电阻r r，当电流通过内电路时，也有一部，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？分电能转化为内能，是多少？E内内=I2rtrERK内电路内电路外电路外电路3 3、电流流经电源时，在时间、电流流

5、经电源时，在时间t t内非静内非静电力做多少功电力做多少功W=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。转化为其他形式的能的总和。W=E外外+E内内即：即：EIt=I2Rt+I2rt、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟、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内、外电路的电阻之和成反比、对纯电阻电路、对纯电阻电路 rREIIrIRE 即rREI二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律rR

6、EIIrIRE 说明：说明：IRU外(1) 是外电路上总的电势降落，习惯上叫是外电路上总的电势降落，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落，习惯上叫是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压内电压. . E=U +UEIRIr外内(3)例题：如图，例题：如图，R114，R29，当开关，当开关S切换切换到位置到位置1时，电流表的示数为时，电流表的示数为I10.2A;当开关当开关S切切换到位置换到位置2时，电流表的示数为时，电流表的示数为I20.3A。求电源。求电源的电动势的电动势E和和r.rIRIErIRIE222111解:得:1V0 . 3rE 三、路端电压与外

7、电阻的关系三、路端电压与外电阻的关系 1路端电压随外电阻的变化情况路端电压随外电阻的变化情况 路端电压的表达式路端电压的表达式UEIr，就某个电源来说，一般认为，就某个电源来说，一般认为电动势电动势E和内阻和内阻r是一定的。是一定的。 (1)当外电路的电阻当外电路的电阻R变大时，电路中电流变大时，电路中电流I ，但路端，但路端电压电压U ； (2)当外电路的电阻当外电路的电阻R减小时，电路中电流减小时，电路中电流I ，但路端，但路端电压电压U 。减小减小增大增大增大增大减小减小路端电压路端电压: :IrEU2两个特例两个特例(1)当外电路断路时，当外电路断路时，R，I ，U ；(2)当外电路短

8、路时，当外电路短路时，R0，I短短 很大，很大，U 。3路端电压路端电压U与电流与电流I的关系的关系(1)函数表达式函数表达式UEIr。(2)图象的物理意义。图象的物理意义。0E0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 ErEI/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电源的内阻图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害内阻越大，图线倾斜得越厉害I短短EU0U=-rI+E例例1 1、在如图所示的电路中，电源的电动势为、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V1.5V，内，内阻为阻为0.120.12，外电路的

9、电阻为，外电路的电阻为1.381.38，求电路中的电流，求电路中的电流和路端电压和路端电压. .RSErI = 1 AU = 1.38V例例2 2、如图，、如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关处于位置当开关处于位置1 1时时, ,电流表读数电流表读数I I1 1=0.2A=0.2A；当开关处于位置；当开关处于位置2 2时时, ,电流表读电流表读数数I I2 2=0.3A=0.3A求电源的电动势求电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r。1AR1R22ErE = 3V E = 3V r = 1r = 14、5、4应用应用 (1)路端电压路端电压U随外电阻随外电阻R的变化：的变化：

10、电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电路电阻的变化电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的。而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的。注意：注意：(1)理想电流表可以认为短路，理想电压表可以认为断路。理想电流表可以认为短路，理想电压表可以认为断路。(2)增加并联电阻总电阻减小，反之增大。增加并联电阻总电阻减小，反之增大。(3)含电容的支路电压稳定时可认为断路，电容两端的电压含电容的支路电压稳定时可认为断路，电容两端的电压等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压。等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压。 例例.如

11、图所示的电路，闭合开如图所示的电路，闭合开关关S后，后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电三盏灯均能发光，电源电动势动势E恒定且内阻恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是的滑片稍向上滑动一些，三盏灯亮度变化的情况是()Aa灯变亮，灯变亮，b灯和灯和c灯变暗灯变暗Ba灯和灯和c灯变亮，灯变亮，b灯变暗灯变暗Ca灯和灯和c灯变暗，灯变暗，b灯变亮灯变亮Da灯和灯和b灯变暗，灯变暗，c灯变亮灯变亮B四、电源的功率和效率四、电源的功率和效率 (2)当当Rr时，随着时，随着R的增大输出功率的增大输出功率减小。减小。 (3)当当Rr时，随着时，随着

12、R的减小输出功率的减小输出功率减小。减小。 (4)输出功率与外电阻的关系如图所示，由图像可知，对应输出功率与外电阻的关系如图所示，由图像可知，对应某一输出功率某一输出功率(非最大值非最大值)可以有两个不同的外电阻可以有两个不同的外电阻R1和和R2，且有，且有r2R1R2。 例例.如图所示，如图所示，R18 ，电源的电动势，电源的电动势E8 V，内阻，内阻r2 .R2为变阻器，问：为变阻器，问： (1)要使变阻器获得的电功率最大，要使变阻器获得的电功率最大，R2的值应是多大？这时的值应是多大？这时R2的功率多大？的功率多大？ (2)要使要使R1得到最大的电功率，得到最大的电功率，R2的取值多大？

13、的取值多大？R1的最的最大功率多大？这时电源的效率是多少？大功率多大？这时电源的效率是多少？ (1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有最大时，效率只有50%。 (2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成内阻。看成内阻。 思路点拨思路点拨计算电路中某一个电阻获得的最大功率计算电路中某一个电阻获得的最大功率时可把电路中其他电阻与电源内阻之和等效为电源内阻，时可把电路中其他电阻与电源内阻之和等效为电源内阻，由电源输出最大功率的条件求出。由电源输出最大功率的

14、条件求出。 答案答案(1)10 1.6 W(2)05.12 W80% 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的变化范围的变化范围是是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 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W 1.5W。例例2:2:直线直线OACOAC为某一直流电源的为某一直流电源的总功率总功率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

15、同一直流电源内为同一直流电源内部热功率部热功率PrPr随电流随电流I I变化的图线变化的图线, ,若若A A、B B对应的横坐标为对应的横坐标为2A,2A,那么那么线段线段ABAB表示的功率为表示的功率为 W, W, I I=2A=2A对应的外电阻是对应的外电阻是 .P/WI/AO123ABC92W 2W 0.50.53 3、右图中图线、右图中图线表示某电池组的输出电压一表示某电池组的输出电压一电流关系，图线电流关系，图线表示其输出功率一电流关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

16、压是是V V 5304 4、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 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五、电路的动态分析问题五、电路的动态分析问

17、题 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变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，使总电路和每一化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。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、部分电讨论依据是：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、并联路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。电路的电流关系。 思路思路: :RR总总外外r总REI 例题：如图电路中，当滑动变阻器的滑片例题：如图电路中，当滑动变阻器的滑片P向上向上端端a滑动过程中，两表的示数情况为滑动过程中，两表的示数情况为 A.电压表示数增大，电流表示数减

18、少电压表示数增大，电流表示数减少B.电压表示数减少，电流表示数增大电压表示数减少，电流表示数增大C.两电表示数都增大两电表示数都增大D.两电表示数都减少两电表示数都减少=I1=I2+IA=U1+U2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.A.小灯泡小灯泡L L1 1、L L3 3变暗，变暗，L L2 2变亮变

19、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、电流表的示数如何变化判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化? ?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2如图所示，电池电动势为如图所示，电池电动势为E，内阻为，内阻为r，当可变电阻的当可变电阻的 滑片滑片P向向b点移动时，电压表点移动时，电压表的读的读 数数U1与电压表与电压表

20、 的读数的读数U2的变化情况是的变化情况是 ()AU1变大，变大，U2变小变小BU1变大，变大，U2变大变大CU1变小，变小，U2变小变小 DU1变小，变小，U2变大变大答案：答案：A3电动势为电动势为E、内阻为、内阻为r的电的电池与固定电阻池与固定电阻R0、变阻器、变阻器R串联，如图串联，如图419所示，设所示，设R0r，Rab2r。当。当变阻器的滑片自变阻器的滑片自a端向端向b端滑动时，下列各物理量中随之端滑动时，下列各物理量中随之减小的是减小的是 ()A电池的输出功率电池的输出功率 B变阻器变阻器R消耗的功率消耗的功率C固定电阻固定电阻R0消耗的功率消耗的功率 D电池内电阻消耗的功率电池

21、内电阻消耗的功率答案：答案：B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 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，两端没有电压，充当导、与其相连的电阻无电流，两端没有电压，充当导线的作用线的作用例例4.4.已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（可采取以下那些方法：（ ） 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

22、 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 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 D5 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库库七、电路故障分析七、电路故障分析一、电路故障