选修3-1第4章第1节闭合电路的欧姆定律

第1节闭合电路的欧姆定律一、电动势2．大小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，电源电动势用符号

表示，单位是

。3．物理意义电动势是反映电源把其他形式的能转化为

本领的物理量，是电源的特征量。伏特(V)两极E1.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极所做的功。电能[关键一点]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。(1)、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路.内电路:电源内部是内电路.闭合电路部分电路rERK内电路外电路4、闭合电路:

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。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到正极，所以电流方向为负极流向正极。(2)、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。(3)、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“跃升”。abcdab讨论1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？E外=I2Rt2、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？E内=I2rtrERK内电路外电路3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功W=Eq＝EIt4、以上各能量之间有什么关系？

根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。W=E外+E内即：EIt=I2Rt+I2rt２、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．１、对纯电阻电路

二、闭合电路欧姆定律说明：(1)是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.

(2)是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.(3)3、闭合电路的欧姆定律有三种表达形式，其表达式和适用范围分别为：②E=IR+IrER+r①

I=（外电路为________电路）.纯电阻（外电路为________电路）.纯电阻③E=U外+U内任何例题：如图，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A;当开关S切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电源的电动势E和r.解:得: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的表达式U＝E－Ir，就某个电源来说，一般认为电动势E和内阻r是一定的。(1)当外电路的电阻R变大时，电路中电流I

，但路端电压U

；(2)当外电路的电阻R减小时，电路中电流I

，但路端电压U

。减小增大增大减小路端电压:2．两个特例(1)当外电路断路时，R→∞，I＝

，U＝

；(2)当外电路短路时，R＝0，I短＝

很大，U＝

。3．路端电压U与电流I的关系(1)函数表达式U＝E－Ir。(2)图象的物理意义。0E0①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．②在横轴上的截距表示电源的短路电流③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．I短EIU0U=-rI+E例1、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω，求电路中的电流和路端电压.RSErI=1AU=1.38V例2、如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A；当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A求电源的电动势E和内电阻r。1AR1R22ErE=3Vr=1ΩA、B4、AC5、4．应用(1)路端电压U随外电阻R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。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。(2)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，电容两端的电压等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压。

例.如图所示的电路，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r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()A．a灯变亮，b灯和c灯变暗B．a灯和c灯变亮，b灯变暗C．a灯和c灯变暗，b灯变亮D．a灯和b灯变暗，c灯变亮B四、电源的功率和效率

(2)当R>r时，随着R的增大输出功率减小。(3)当R<r时，随着R的减小输出功率减小。(4)输出功率与外电阻的关系如图所示，由图像可知，对应某一输出功率(非最大值)可以有两个不同的外电阻R1和R2，且有r2＝R1·R2。

例.如图所示，R1＝8Ω，电源的电动势E＝8V，内阻r＝2Ω.R2为变阻器，问：(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看成内阻。[思路点拨]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，由电源输出最大功率的条件求出。[答案](1)10Ω1.6W(2)05.12W80%例1:已知如图，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。ErR2R1①

2.25W；②

2W；③1.5W。例2:直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A,那么线段AB表示的功率为

W,I=2A对应的外电阻是

Ω.P/WI/AO123ABC92W0.5Ω

3、右图中图线①表示某电池组的输出电压一电流关系，图线②表示其输出功率一电流关系．该电池组的内阻为＿＿＿＿＿Ω．当电池组的输出功率为120W时，电池组的输出电压是＿＿＿＿＿V．5304、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表．当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V．求：(1)电源的电动势E和内阻r。(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?R＝1Ω，P＝9W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生变化，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。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、并联电路的电流关系。

思路:局部整体局部R↑R总↑Ｉ总↓Ｕ外↑Ｕ外＝Ｅ－Ｉr例题：如图电路中，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为A.电压表示数增大，电流表示数减少B.电压表示数减少，电流表示数增大C.两电表示数都增大D.两电表示数都减少=I1=I2+IA=U1+U2例3:如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是A.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1>ΔU2V2V1L1L2L3P

BD3、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?V1示数增大V2示数增大A示数减小2如图所示，电池电动势为E，内阻为r，当可变电阻的滑片P向b点移动时，电压表的读数U1与电压表的读数U2的变化情况是 ()A．U1变大，U2变小B．U1变大，U2变大C．U1变小，U2变小 D．U1变小，U2变大答案：A3．电动势为E、内阻为r的电池与固定电阻R0、变阻器R串联，如图4－1－9所示，设R0＝r，Rab＝2r。当变阻器的滑片自a端向b端滑动时，下列各物理量中随之减小的是 ()A．电池的输出功率B．变阻器R消耗的功率C．固定电阻R0消耗的功率D．电池内电阻消耗的功率答案：B六、含有电容器的直流电路电容器充放电结束后1、在直流电路中电容器可视为断路2、与其相连的电阻无电流，两端没有电压，充当导线的作用例4.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：（）A.增大R1B.增大R2C.增大R3D.减小R1R1

R3R2ECABBCCCR1R2R3CD4．如图10--3所示的电路中，已知电容C1=C2，电阻R1﹥R2，电源内阻可忽略不计，当开关S接通时，以下说法中正确的有（）A、C1的电量增多，C2的电量减少B、C1的电量减少，C2的电量增多C、C1、C2的电量都增多D、C1、C2的电量都减少图10—3D5、如图所示，电源电动势ε=12伏，内阻r=1欧，电阻R1=3欧，R2=2欧，R3=5欧，电容器的电容量C1=4μF,C2=1μF,求C1、C2所带电量。

Q1=1.6×10-5库Q2=10-5库七、电路故障分析一、电路故障的原因1、断路的特点电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差造成的结果电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大2、短路的特点被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大造成的结果A例5、如图