电动势闭合电路欧姆定律

第二课时电动势闭合电路欧姆定律基础知识梳理一、电源的电动势1．电源(1)定义：电源是通过

做功把其他形式的能转化为

的装置．(2)作用：使导体(或电路)两端保持一定的

．2．电动势(1)定义：非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的

跟被移送的

的比值．(2)公式：E＝(3)物理意义：反映电源把

的能转化为电能本领的大小，在数值上等于

把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功．非静电力电能电压功电量其他形式非静电力基础知识梳理(4)方向：电动势是

，规定其方向为电源内部

方向，即由电源负极指向正极方向．标量电流二、欧姆定律1．闭合电路的组成(1)内电路：电源内部的电路，内电阻所降落的电压称为

．(2)外电路：电源外部的电路，其两端电压称为

或路端电压．2．内外电压的关系：E＝

．3．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成

，跟整个电路的电阻成

．内电压外电压U外＋U内正比反比基础知识梳理(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)；常用表达式E＝U外＋U内(适用于任何电路)．三、路端电压与外电阻、电流的关系1．路端电压与外电阻的关系R增大时U

，R减小时U

．(2)外电路断开时，R为无限大，I变为

，路端电压U＝

.增大减小0E0基础知识梳理2．路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系是U＝

，用图象表示如图10－2－1所示．此图象的物理意义是：(1)图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的

．电动势E－Ir图10－2－1

(2)图线斜率大小代表电源的

，路端电压U随电流I变化的本质原因是由于

的存在．(3)图中U与U′分别表示电流为I1时的外电压和内电压．从图象可以看出，I增大时，外电压U

，内电压U′

，但二者之和保持不变．(4)图中Im代表短路电流，Im内阻电源内阻减小增大基础知识梳理(5)图线上每一点坐标的乘积IU为电源的

．(6)图线上任一点对应的U、I比值为此时

．输出功率外电路电阻一、电源的相关功率和电源的效率1．正确区分相关电功率的含义课堂互动讲练电功率

意义公式电源功率指电源提供的全部电功率P总＝EI电源输出功率指电源提供给外电路的功率P出＝UI电源内部消耗功率指电源内电阻消耗的功率P内＝I2r用电器的额定功率指用电器在正常工作条件(即额定电压)下的功率P额＝U额I额用电器的实际功率指用电器在实际电压下消耗的功率P实＝U实I实课堂互动讲练元件的总功率≥元件的输出功率；元件的实际功率≤元件的额定功率．特别提醒课堂互动讲练2．电源的输出功率图10－2－2课堂互动讲练(2)当P出<P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r＝(3)R<r时，P出随R的增大而增大；R>r时，P出随R增大而减小．3．电源的效率增大而增大，η－R变化规律如图10－2－3所示：可见，当R＝r时，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.图10－2－3课堂互动讲练1．当电源的输出功率最大时，其效率η＝50%，当R→∞时η→100%，但此时P出＝0无实际意义．2．对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率应根据P＝I2R来判断，与输出功率大小的判断方法不同．特别提醒1．如图10－2－4所示，R1＝8Ω，电源的电动势E＝8V，内阻r＝2Ω，R2为变阻器，则：(1)要使变阻器获得的电功率最大，R2的值应是多大？这时R2的功率多大？(2)要使R1得到最大的电功率，R2的取值多大？R1的最大功率多大？这时电源的效率多少？(3)调节R2的阻值，能否使电源有最大的课堂互动讲练即时应用图10－2－4课堂互动讲练课堂互动讲练(3)不可能，因为不论R2如何调节，外电阻R1＋R2均大于电源内阻，不能使R外＝r，答案：(1)10Ω

1.6W

(2)0

5.12W

80%

(3)见解析课堂互动讲练二、闭合电路的动态分析1．程序法：闭合电路中，由于局部电阻变化(或开关的通断)，引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析此类问题的基本步骤是：(1)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)据U＝E－Ir判断路端电压的变化；(4)由欧姆定律及串并联电路特点判断各部分电流、电压变化．课堂互动讲练2．极限法：即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．3．特殊值法：对于某些电路问题，可以采取代入特殊值法判定，从而得出结论．课堂互动讲练1．电路的动态分析问题是指由于电路中某一电阻的变化造成电路中其他物理量变化，只要熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律即可顺利解决问题．2．该类问题在近几年高考题中经常出现，且常以选择题考查为主．特别提醒2．如图10－2－5所示，电源内阻不可忽略，已知R1为半导体热敏电阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻，若发现灯泡L的亮度变暗，可能的原因是(

)A．R1的温度逐渐降低B．R1受到可见光的照射C．R2的阻值逐渐增大D．R2的阻值逐渐减小课堂互动讲练即时应用图10－2－5课堂互动讲练解析：选AD.灯泡L亮度变暗，说明流过灯泡的电流减小，其原因可能是R1的阻值增大或R2的阻值减小引起，半导体热敏电阻随温度的升高电阻率减小，故可能的原因是R1的温度降低或R2的阻值减小，所以A、D正确，B、C错误．课堂互动讲练三、含容电路的分析和计算电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、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不漏电的情况)的元件，在电容器处电路可看作是断路，简化电路时可去掉它，简化后若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，具体做法是：1．确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压．2．当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端电压即为电容器两端电压．课堂互动讲练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，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．电量的多少可根据ΔQ＝C·ΔU计算．课堂互动讲练求解含有电容器的电路问题，首先要弄清楚电路结构，分析出电容器两极板间的电压如何变化，然后根据串并联电路的特点结合欧姆定律，确定其他量．特别提醒3.如图10－2－6所示，电源的电动势6V，内阻r＝0，R1＝4Ω，R2＝6Ω，电容器的电容C＝1.6×10－6F，求当S闭合时和断开时，电容器的电量分别为多少？课堂互动讲练即时应用图10－2－6课堂互动讲练解析：S闭合时，电容器两端电压U＝3.6V，Q＝CU＝1.6×10－6×3.6C＝5.76×10－6C.S断开时，电容器两端电压U＝6V，Q＝CU＝1.6×10－6×6C＝9.6×10－6C.答案：5.76×10－6C

9.6×10－6C课堂互动讲练四、电路故障问题的分析方法1．故障特点(1)断路特点：电路中某一部分发生断路表现为电源电压不为零，而电流强度为零．(2)短路的特点：电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零．2．故障的分析方法(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断路．(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若电压表示数为零，则该电路被短路．4．如图10－2－7所示的电路中仅有一处电路故障．已知电源电动势E为4V，开关S闭合后，灯L不亮，用电压表测得Uab＝0，Ubc＝Uac＝4V，由此可以判定故障可能是(

)A．灯L短路B．灯L断路C．变阻器R短路D．变阻器R断路课堂互动讲练即时应用图10－２－７课堂互动讲练解析：选D.先假设灯L短路，则外电路只有变阻器R，由于内电阻的分压作用，R两端电压应小于电源电动势4V，即Ubc<4V，与题目条件冲突，从而排除选项A.接着假设灯L断路，此时电路中无电流，所以R两端电压应为0，即Ubc＝0，与题目条件冲突，从而排除选项B.再假设变阻器R短路，此时外电路中灯L直接接在电源两端，只要灯未被烧坏，应能发光，这也与题目条件冲突，从而排除选项C.最后假设变阻器R断路，故Ubc＝4V，因为灯L中无电流通过，所以Uab＝0，Uac＝Uab＋Ubc＝4V，与题目条件相符，所以D正确．(2009年高考广东卷)如图10－2－8所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是(

)高频考点例析题型一电路的动态分析例1图10－2－8A．电源输出功率减小B．L1上消耗的功率增大C．通过R1上的电流增大D．通过R3上的电流增大高频考点例析【解析】电源不计内阻，其输出电压等于电动势．当闭合S2时，电路的外电阻R变小，电路电流变大，故C正确；电源的输大，A错误；因并联部分两端的电压U并＝E－UR1，闭合S2时UR1变大，所以U并变小，L1上消耗的功率变小，通过R3的电流也是变小的，故B、D错误．【答案】

C高频考点例析【方法技巧】电路的动态分析应该先局部后整体，整体后再局部．先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化，然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况，结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化．高频考点例析变式训练1．(2010年山东临沂模拟)在某控制电路中，需要连成如图10－2－9所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是(

)A．L1、L2两个指示灯都变亮B．L1、L2两个指示灯都变暗C．L1变亮，L2变暗D．L1变暗，L2变亮图10－2－9高频考点例析解析：选B.当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，电位器接入电路的电阻减小，根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大，内阻分担电压增大，路端电压减小，L1灯亮暗，通过其电流减小；由U1＝I2R1及I2＝I－I1可知R1分担电压增大，L2及R2两端电压减小，L2功率减小而变暗，选项B正确．如图10－2－10所示，在A、B两点间接一电动势为4V，内阻为1Ω的直流电源，电阻R1、R2、R3的阻值均为4Ω，电容器的电容为30μF，电流表的内阻不计，求：(1)电流表的读数．(2)电容器所带的电荷量．(3)断开电源后，通过R2的电荷量．高频考点例析题型二含有电容器电路的分析例2图10－2－10高频考点例析【解析】

(1)由于R1、R2被短路，接入(2)电容器C两端电压与R3两端电压相同，故电容器电荷量Q＝C·I·R3＝30×10－6×0.8×4C＝9.6×10－5C.(3)断开电源，R1与R2并联，与R3、C构成放电回路，故通过R2的电荷量【答案】

(1)0.8A

(2)9.6×10－5C

(3)4.8×10－5C高频考点例析【规律总结】在分析含容电路时，首要的是分析清楚电路的连接情况，确定电容器两端的电压与哪个电阻元件两端的电压相等，再用C＝QU求解，若再涉及断开电源时的情况，还要清楚，此时电容器相当于一个电源，对电阻元件供电(实质上是电容器放电)．高频考点例析变式训练2．(2009年盐城模拟)如图10－2－11所示的电路中，在开关刚闭合到电路中电流稳定的这段时间内．下列关于各元件上电流或电压的说法中正确的是(

)A．R1和R2上电流一直增大，R3上电流一直减小B．R1和R2上电流一直减小，R3上电流一直增大C．三个电阻上的电流都一直增大D．三个电阻上的电流都一直减小图10－2－11高频考点例析解析：选B.电容器充电电流逐渐减小到零，两端电压增大，因此R1、R2上的电流一直减小，R3的电流一直增大，故B正确．一个电源的路端电压U随外电路电阻R的变化规律如图10－2－12甲所示，图中U＝12V的直线为图线的渐近线．现将该电源和一个变阻器R0接成如图10－2－12乙所示电路，已知电源允许通过的最大电流为2A，变阻器的最大阻值为R0＝22Ω，求：(1)电源电动势E和内阻r；(2)空载时A、B两端输出电压的范围；(3)A、B两端所能接负载电阻的最小值．高频考点例析题型三闭合电路欧姆定律的应用例3图10－2－12高频考点例析【解析】

(1)