闭合电路欧姆定律的应用

第10讲习题课：闭合电路欧姆

定律的应用第二章恒定电流1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路.2.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率.3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算.4.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析．目标定位二、闭合电路的功率和效率三、含电容器电路的分析与计算方法四、电路故障分析栏目索引一、闭合电路的动态分析对点检测自查自纠一、闭合电路的动态分析知识梳理1.解决闭合电路动态变化问题，应按照局部→整体→局部的程序进行分析.2.基本思路：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U内的变化→U外的变化→固定支路(1)对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断.(2)对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断.(3)涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论.典例精析返回例1如图1所示，R1阻值恒定，R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大)，L为小灯泡，当R2所在位置温度升高时(

)A.R1两端的电压减小B.小灯泡的亮度变暗C.电流表的示数减小D.通过R2的电流减小图1解析答案方法点拨解析当R2所在位置温度升高时R2阻值减小，总电阻减小，总电流增大，电流表的示数增大，R1两端的电压U1＝IR1增大，故A、C错误；总电流增大，内电压增大，则路端电压U＝E－Ir减小，并联部分的电压减小，所以灯泡L变暗，故B正确；通过L的电流减小，而总电流增大，则通过R2的电流增大，故D错误.答案B方法点拨返回方法点拨动态电路的分析方法(1)程序法：按照局部→整体→局部的程序分析.(2)“并同串反”规律：所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小；所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大.知识梳理二、闭合电路的功率和效率1.电源的总功率：P总＝

；电源内耗功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出＝I2R＝图2率最大，其最大输出功率为P＝

.电源输出功率随外电阻的变化曲线如图2所示.EIr答案典例精析例2如图3所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，变阻器的最大阻值R＝10Ω.(1)在变阻器的阻值R为多大时,变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？图3解析此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率，也就是电源的输出功率.即当R＝r＋R0＝2Ω时，R消耗功率最大为：解析答案返回(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？解析定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：P＝I2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，R0上消耗的功率最大：解析答案总结提升返回总结提升(1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大.(2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻.三、含电容器电路的分析与计算方法知识梳理在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的，不漏电的情况)的元件，电容器处电路可看做是

路，简化电路时可去掉它.1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压.断答案2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压

.3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容器将

电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路

电.相等充放答案典例精析例3如图4所示，电源电动势E＝10V，内阻可忽略，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，求：图4(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；解析S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，易求I＝

＝1A，即为通过R1的电流.答案1A解析答案(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的电荷量.解析S闭合时，电容器两端电压UC＝U2＝I·R2＝6V，储存的电荷量Q1＝C·UC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UC′＝E，储存的电荷量Q1′＝C·UC′.很显然电容器上的电荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，只有通过R1这条途径实现，所以流过R1的电荷量就是电容器上增加的电荷量.答案1.2×10－4C返回解析答案方法点拨方法点拨返回含电容器电路的分析与计算方法：(1)首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联.(2)根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压.(3)最后根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量.知识梳理四、电路故障分析用电压表检查故障：(1)断路故障判断：先用电压表与电源并联，若

示数，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则说明该段电路中有断点.(2)短路故障判断：先用电压表与电源并联，若有示数，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则说明该段电路被短路.有答案典例精析返回例4如图5所示，用电压表检查电路的故障，测得Uad＝5.0，Ucd＝0V，Uab＝5.0V，则此故障可能是(

)A.L断路

B.R断路C.R′断路

D.S断路图5解析Uab＝5.0V、Uad＝5.0V说明b、c、d与电源之间和a与电源之间的元件和导线是完好的，又Ucd＝0，只能是R断路.B解析答案对点检测自查自纠12341.(闭合电路的动态分析)如图6所示电路，电源内阻不可忽略.开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(

)A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大，电流表的示数减小D.电压表的示数减小，电流表的示数增大图6解析答案1234解析由变阻器R0的滑动端向下滑可知R0连入电路的有效电阻减小，则R总减小，由I＝

可知I增大，由U内＝Ir可知U内增大，由E＝U内＋U外可知U外减小，故电压表示数减小.由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2减小，由I2＝

可知电流表示数减小，故A正确.答案A12342.(闭合电路中的功率和效率)如图7所示，直线A为电源的U－I图线，直线B为电阻R的U－I图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是(

)A.4W,33.3% B.2W,33.3%C.4W,66.7% D.2W,66.7%图7解析从题图中可知E＝3V，直线A和直线B的交点是电源和电阻R构成闭合电路的工作点，因此P出＝UI＝4W，P总＝EI＝6W.电源的效率η＝

≈66.7%.C解析答案12343.(含容电路分析)(多选)在如图8所示的电路中，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是(

)A.灯泡L变亮B.电源的输出功率变小C.电容器C上电荷量减少D.电流表读数变小，电压表读数变大图8解析答案1234解析将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，R的阻值变大，电路中电流变小，灯泡L变暗，A错误；路端电压变大，电阻R两端电压变大，电容器C两端电压变大，电容器C上电荷量增加，C错误，D正确；当外电路电阻等于电源的内阻时电源的输出功率最大，灯泡L的电阻大于电源的内阻r，则当P向左移动一段距离后，外电路电阻比r大得越多，电源的输出功率变小，B正确.答案BD12344.(电路故障分析)如图9所示，灯泡L1、L2原来都正常发光，在两灯突然熄灭后，用电压表测得c、d间电压比灯泡正常发光时的电压高，故障的原因可能是(假设电路