第七节闭合电路欧姆定律

第七节闭合电路欧姆定律第一页，共三十二页，2022年，8月28日

电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。一：闭合电路的欧姆定律

等效电源r①外电路:电源以外电路，(沿I的方向电势降低)。②内电路：电源内部电路，（沿I方向电势升高）。第二页，共三十二页，2022年，8月28日推导：设电源电动势E、内阻r、外路电阻R、闭合电路电流I。⑴在t内，外路电阻消耗的电能E外。E外=I2Rt………电源输出能量⑵在t内，内路电阻消耗的电能E内。E内=I2rt………电源内部消耗能量⑶在t内，电源中非静电力做功W=IEt…电源的总能量根据能量守恒得：W=E外+E内，即：IEt=I2Rt+I2rt

E=IR+Ir=U外+U内第三页，共三十二页，2022年，8月28日总结:闭合电路欧姆定律：⒈内容：⒉定义式：⒊适应条件:外电路是纯电阻电路⒋外路电势降（外路电压，路端电压）U外=IR内路电势降（内路电压）U内=Ir则：E=U外+U内

E=IR+Ir常用列方程U=E-IrVSS断开，理想电压表示数3V，S闭合，电压表示数1.8V，求R和r比值Rr解：1.S断开时E=3V2.S闭合时电压表测路端电压即R两端电压则U=IR=1.8vU内=Ir=1.2v所以第四页，共三十二页，2022年，8月28日二：路端电压和负载的关系对给定的电源，E、r均为定值负载即外电阻变化时，引起I的变化。由I=得：RI,RI则：U=E-Ir，RIU。可见：路端电压取决于负载（外路电阻）负载电阻增大，闭合电路I减小，内路电压减小，外路电压增大。第五页，共三十二页，2022年，8月28日例1.如图R1=14Ω，R2=9Ω，当S接1时，电流表示数I1=0.2A,当S接2时，电流表示数I2=0.3A,求E和r。解以上两式：E=3Vr=1Ω解：由闭合电路欧姆定律S接1时：E=I1R1+I1rS接2时：E=I2R2+I2r练习：电源电动势E，内阻r，给可变电阻R供电，路端电压（）A.因为U=IR，所以当I增大，路端电压增大B.因为U=E-Ir，所以当I增大，U减小C.若外路电路断开，U=0。BR1R212ASS第六页，共三十二页，2022年，8月28日三：两种特殊情况（短路和断路）1.在闭合电路中，发生短路时，外电路R=0，U=0则：E=U内=Ir，可求内阻r。一般情况r很小，此时I很大，易烧坏电源。2.在闭合电路中，发生断路时，外电路R趋近无穷大，则E=U电压表测电动势的原理3.U=E-Ir的U—I图象①路端电压随I增大而减小②直线斜率大小表示电源内阻rK=r

③纵坐标截距（断路）表示电源电动势如左下图，外路电阻和内阻？UI第七页，共三十二页，2022年，8月28日四：闭合电路中的三个功率和效率1.由EIt＝I2Rt＋I2rt知，EI＝I2R＋I2r其中:P总=EI…………电源的总功率，P内=I2r………电源内耗功率，P外=I2R=IU…..外电路消耗功率，

…..电源的输出功率．求电源的输出功率的方法。

关系：P总=P外+P内电源提供的电能，一部分消耗在外路转化为其他形式的能，一部分消耗在内路转化为热能。第八页，共三十二页，2022年，8月28日条件公式公式法（条件法）求最大输出功率第九页，共三十二页，2022年，8月28日图像法求最大输出功率第十页，共三十二页，2022年，8月28日第十一页，共三十二页，2022年，8月28日当R0=RL+r=r/时，P0最大。Pm=E2/4r/=E2/4（RL+r)求某元件的PmEr×R0L一：一般思路：求电路中的最大I如图L何时最亮（外路定值定值的最大功率）二：条件公式法或等效电源法（符合R=r,则Pm=E2/4r)求可变电阻的最大输入功率解题思路：可把r+RL看做电源内阻处理。判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻．第十二页，共三十二页，2022年，8月28日三：图像法P出与外电阻R的函数关系图象从图看出1．当R<r时，若R增大，P出增大当R=r时，P出最大2．当R>r时，若R增大，P出减小若R减小，P出最大当R=r时，P出最大第十三页，共三十二页，2022年，8月28日四、含电容器电路的分析与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，电路里有充放电电流。1.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的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．与之串联的元件可视作导线。若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上．2.电容器充电的瞬间可视作短路3.电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电．通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化．Q1=CU1，Q2=CU2.则△Q=C△U第十四页，共三十二页，2022年，8月28日例1.图所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是 ()A．路端电压变小B．电流表的示数变大C．电源内阻消耗的功率变小D．电路的总电阻变大类型一闭合电路的动态分析A【思维总结】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．第十五页，共三十二页，2022年，8月28日1．在如图所示电路中，当变阻器R3的滑片P向b端动时 ()A．电压表示数变大，电流表示数变小B．电压表示数变小，电流表示数变大C．电压表示数变大，电流表示数变大D．电压表示数变小，电流表示数变小练习B分析：1.电压表测量电源两端即路端电压，电流表测量R3电流2.P向b滑，R3减小，则总电阻减小，总电流I增大。两端电压U=E-Ir减小。而U1=IR1增大，U2=U3=（E-IR1-Ir）减小。第十六页，共三十二页，2022年，8月28日例2.如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A；当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势及内阻．类型二应用闭合电路的欧姆定律求电动势和内阻第十七页，共三十二页，2022年，8月28日2.如图所示电路中，R1＝R2＝R3＝1Ω，电压表内阻很大，当S断开时，电压表示数为0.8V，当S闭合时，电压表示数为1V，求电源的电动势与内阻．练习电路连接方式？第十八页，共三十二页，2022年，8月28日例3.电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω 类型三电路中的功率问题(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？【思路点拨】求解本题应把握以下三点(1)由U－I图象求电源的电动势和内阻．(2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大．(3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率．电源的电动势和内阻多少？E=20V,r=7.5Ω负载电阻变化范围：3---18Ω第十九页，共三十二页，2022年，8月28日问题：(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？第二十页，共三十二页，2022年，8月28日3．(1)当R为何值时，R消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)如果滑动变阻器的最大阻值为3Ω，当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值是多少？练习第二十一页，共三十二页，2022年，8月28日练习R2R1R3E,rABR3R2R1E,rABI第二十二页，共三十二页，2022年，8月28日例4.如图所示，电路中E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.电池内阻可忽略．(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流．(2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量．类型四含容电路的计算解析(1)电路稳定后，电容器所在的支路上无电流通过，因此R1与R2串联，C两端的电压即为R2两端的电压．由欧姆定律得通过R1的电流(2)C两端电压U2＝IR2＝6VC所带电量Q1＝CU2＝30×10－6×6C＝1.8×10－4C2.开关S断开稳定后，总电流为零，电容器两端电压为E，所带电量Q2＝CE＝30×10－6×10C＝3×10－4C通过R1的电量，即为电容器增加的电量ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4C.第二十三页，共三十二页，2022年，8月28日4．如图所示电路中，电源电动势为E，内电阻为r，在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器R0的滑动端向左移动时，带电粒子将（）练习A．向上运动B．向下运动C．静止不动 D．不能确定运动状态的变化解析：选B.当滑动触头向左移动时R0变大，则总电流变小，R两端的电压变小，电容器中的场强变小，所以粒子将向下运动，故B正确．第二十四页，共三十二页，2022年，8月28日U/VI/A00.10.20.30.40.55.05.25.45.65.86.0AD关于U-I图线第二十五页，共三十二页，2022年，8月28日U/VI/A0246123AB（I,U)第二十六页，共三十二页，2022年，8月28日含电容器的电路练习：如图电路，水平放置的金属板AB，板间间距d=40cm,电动势E=24V,内阻r=1Ω,电阻R=15Ω.闭合S，待电路稳定后，将一正电荷小球从B板小孔以v0=4m/s竖直向上射入板间，小球q=1×10-2C,m=2×10-2Kg,不计空气阻力，求1.滑动电阻器接入电路的阻值多大，小球恰能达到A板2.此时，电源的输出功率？ABRPE,rSv0m第二十七页，共三十二页，2022年，8月28日5.如图所示的电路中，电源电动势E＝3.0V，内阻r＝1.0Ω；电阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；电容器的电容C＝100μF.电容器原来不带电．求接通电键S后流过R4的总电量．第二十八页，共三十二页，2022年，8月28日再见！第二十九页，共三十二页，2022年，8月28日1.在图甲所示电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100Ω，R2的阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在变阻器上的两个不同端点时分别得到的．求：(1)电源的电动势和内电阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器R3的最大值．第三十页，共三十二页，2022年，8月28日解析：(1)由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir将图象中A、B