闭合电路欧姆定律应用

闭合电路欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律（1）内容：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，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。（2）公式：（3）适用条件：外电路是纯电阻的电路。（4）路端电压外电路两端的电势降落为U外=IR,叫做路端电压,内电路的电势降落为U内=Ir，代入E=IRIr得③该式表明，电动势等于内外电路电势降落之和。②二、路端电压与负载的关系1、电流与与负载的关系对给定的电源，电源的电动势E和内阻r是一定的，外电阻R变化时，电路中的电流何变化？外电阻R增大时I减小；R减小时I增大。据容易看出，外电阻R增大时，路端电压U外如何变化？由部分电路欧姆定律U外=IR，R增大I减小，路端电压U外如何变化就不好确定了。问题：2、路端电压与负载的关系按下面电路图连接电路，合上开关S,调节滑动变阻器，改变外电路的电阻，路端电压随电流（或外电阻）而改变的情况：当外电阻减小时,电流增大，路端电压减小当外电阻增大时,电流减小，路端电压增大；ErSVAR0R3、电源的U—I图象根据U=E-Ir，利用数学知识可以知道路端电压U是电流I的一次函数，路端电压U与电流I的关系图象是一条向下倾斜的直线（如图所示）。OUIE从图象可以看出路端电压U随着I的增大而减小直线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？答：表示电源的电动势E答：直线的斜率的绝对值表示电源的内阻r直线的斜率呢？三、电源的功率和效率1、电源的功率：③电源内部消耗的功率Pr=I2r①电源的总功率PE=EI②电源的输出功率P出=UI2、电源的输出功率P随外电阻R变化的规律在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）对变化的外电阻供电时，输出的功率所以当R=r时，即当内外电阻相等时，电源有最大的输出功率电源输出功率随外电阻变化的图线如图3所示。OP出PmrR图3P=IU=I2R，又因为3、电源的效率：在电路中电源的总功率为IE，输出的功率为IU,内电路损耗的功率为I2R，则电源的效率为（最后一个等号只适用于纯电阻电路）当R变大，

也变大。而当R=r时，即输出功率最大时，电源的效率是50％。所以电源的效率

随外电阻R的增大而增大。应用1、测电源的电动势和内电阻例1、在如图27-4所示的电路中，R1=14Ω，R2=9Ω，当开关S处于位置1时;电流表的读数为I1=;当开关S处于位置2时,电流表的读数为I2=，求电源的电动势E和内电阻r。解：根据闭合电路欧姆定律，题述的两种情况可以列出两个方程消去E，解得①②代入数值得r=1Ω将r代入①式中，得E=3V该题提供了一种测电动势和内阻的方法1SEr2R2图2.7-4R1A例2、在如图2所示的电路中，R1=10Ω，R2=20Ω，滑动变阻器R的阻值为0~50Ω，电灯灯丝的电阻不变，当滑动触头P由a向b滑动的过程中，灯泡L的亮度变化情况是（）A逐渐变亮B逐渐变暗C先变亮后变暗D先变暗后变亮Er图2aR1R2RbB应用2、分析电路动态的变化例3、《能力》P60例3练习右图电路,设R1增大，各电阻中的电流和两端电压如何变化？R1增大，则总电阻增大；解：由，I减小；因此U4、I4增大；由U2=U-U3，U2、I2增大；由I1=I3-I2，I1减小。R1R2R3R4Er应用“串反并同”法则分析：R1增大，R3与R1串联，电流I3、电压U3均减小；R2、R4与R1并联,电流I2、I4均增大；电压U2、U4均增大。由U=E-Ir，U增大；由I3=I-I4，I3、U3减小例4、如图4所示电路，电源电动势为E=6V，内电阻为r=4Ω,R0=2Ω,滑动变阻器R的阻值变化范围是0~10Ω，求：（1）电源的最大输出功率；（2）使定值电阻R0上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？最大功率是多少？（3）使滑动变阻器上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？最大功率是多少？图4ErRR0（1）当外电阻等于内电阻时，RR0=4Ω，电源有最大的输出功率解：图4ErRR0（2）R0是定值电阻，电流越大功率越大，应用公式P=I2R0，当I最大时，P最大。根据闭合电路的欧姆定律,只有滑动变阻器的阻值最小时,即R=0时,I有最大值,R0上消耗的功率最大（3）把R0等效为电源的内电阻的一部分，即电源的内阻为r1=R0r，利用刚才的推论，当R=r1=R0r=6Ω时滑动变阻器上消耗的功率最大；A组能力训练题11在闭合电路中，下列叙述正确的是A闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B当外电路断开时，路端电压等于零C当外电路短路时，电路中的电流趋近于∞D当外电阻增大时，路端电压也增大ADA组能力训练题2如图为伏打电池示意图,由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b（1）（多选题）沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是（ ）AR Bb Cr Da（2）在如图所示回路的各区域内，电势升高的总和等于电源的___________。电动势BD解：依据电动势定义可知电势升高的总和等于电源的电动势。由题意“在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b”，则该区域即为非静电力作用的范围，故BD正确；braBR铜锌AA组能力训练题33关于电源电动势的说法，正确的是 的电荷量，电池提供的电能是4J，B电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大C无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变D电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多CA组能力训练题44单位电荷绕闭合电路一周，如外电路是纯电阻电路，外电路中产生的热量仅决定于（）A电流的大小，且与电流的平方成正比B电源电动势的大小，且与电动势的大小成正比C路端电压的大小，且与路端电压的大小成正比D各部分电阻值的大小，且与电阻值成反比CA组能力训练题55在灯泡旁并联一只大功率的电炉，发现电灯变暗，这是因为（ ）A电炉从电灯上分出了一部分电流B输电线上电压增大，电灯上电压下降C电炉的额定电压大于电灯的额定电压D原来电灯上的电压有一部分分给了电炉BA组能力训练题66一电源电动势为E，内阻为r，当它和一标有“6V,3W”的小灯泡构成闭合回路时,小灯泡恰好正常发光如果该电源与一标有“6V，6W”的小灯泡构成一闭合回路，该灯泡（）A正常发光B比正常发光暗C比正常发光亮D因不知电源内阻的大小，故无法确定BA组能力训练题7（2005年北京春季理综18）7．一电池外电路断开时的路端电压为3V，，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（）A．E=，r=1ΩB．E=3V，r=2Ω C．E=,r=2ΩD．E=3V,r=1ΩB即2403r=3得r=2Ω解：外电路断开时的路端电压为3V，则E=3V接上8Ω的负载电阻后A组能力训练题88如图所示的电路中，电阻R1=6Ω，R2=3Ω，S断开时，，S闭合时，，则电源电动势为E=______V，内阻r=______Ω。576S断开时，S闭合时，，,，E=，r=04Ω解：04解得ErR1R2SA图象，则下列说法中正确的是（）1=E2，短路电流I1>I21=1>r2C电动势E1>E2，内阻r1<r2D当两电源的工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大A组能力训练题9OUI12ADA组能力训练题10（2004年全国理综卷Ⅳ23）10、电动势为E=12V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路。如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的1/3，电流表的读数增大为原来的3倍。求电压表原来的读数。设电压表和电流表的原来读数分别为U和I,电源和电流表的内阻分别为r1和r2由欧姆定律得解①②两式并代入E的数值得U=9V③①②解:EAVIUEAV3IU/3A组能力训练题1111．如图所示，变阻器R2的最大电阻是10Ω，R3=5Ω，电源的内电阻r=1Ω，当开关S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，电源的总功率为16W，电源的输出功率为12W此时电灯R1正常发光，求：1电灯阻值R1是多少设R1阻值恒定不变2当开关S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变多少R3R1ErSR2Pr=P总–P出，解：I2r=4，I=2A，E=P总/I=8VU路＝P出/I=6VI3＝U路/R3=6/5=12（A）,I1R1R2/2=U路,R1rR'2=E/I1=8/08=10（Ω）所以应使变阻器的电阻增大15ΩR'2=65（Ω），2S断开时：R3R1ErSR2I1＝08（A）R1＝25（Ω）A组能力训练题12按如图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是（）A．L1变暗B．L1变亮C．L2变暗D．L2变亮当滑动变阻器的滑动头向左移动时，并联部分分压减小，L2分压增大，则AD正确．ADRL1L2SE解：A组能力训练题13在右图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是（）（A）A变大，V变大（B）A变小，V变大（C）A变大，V变小（D）A变小，V变小ARSER0PV电阻变大，电流变小，电压变大。B【解析】（2010年上海卷5）A组能力训练题14（2005年江苏理综卷25）25如图所示的电路中，电源的电动势和内阻分别为E和r，当闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片时，下列说法正确的是（）A电流表的示数变大，电压表的示数变大B电流表的示数变大，电压表的示数变小C电流表的示数变小，电压表的示数变小D电流表的示数变小，电压表的示数变大VAErSD向左移动滑动变阻器的滑片时，解：R↑，总电阻R总↑，总电流I总↓，U=E-I总r↑电流表的示数变小,电压表的示数变大7、如图电路，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，三盏灯的亮度变化情况是（）A、a灯变亮，b、c灯变暗B、a、c灯变亮，b灯变暗C、a、c灯变暗，b灯变亮D、a、b灯变暗，c灯变亮A组能力训练题15BcbaR解见下页并联电路两端电压U并=U-I总Ra减小↓，b灯变暗;解：变阻器R的滑片稍向上滑动一些，R的阻值↓，并联电阻↓，总电阻↓，总电流I总↑,a灯变亮;路端电压U=E-I总r↓，Ic=I总-U并/Rb↑，c灯变亮。cbaRB组能力训练题11一个电源分别接上8Ω和2Ω的电阻时，两电阻消耗的电功率相等，则电源内阻为（）A1Ω B2Ω C4Ω D8ΩC解：两电阻消耗的电功率相等，P1=P2，化简得B组能力训练题2（2009年理综全国卷Ⅱ17）17图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3Ω的电阻连接成电路，。则该电路可能为CDABB由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知：该电源的电动势为6V，内阻为05Ω，解：A中的路端电压为4V，，，，选项B正确。1U/V0I/A546234B组能力训练题3（2005年江苏卷14）如图所示,R为电阻箱，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)当电阻箱读数为多少时,电源的输出功率最大？最大值Pm

为多少？VVErSRE=U1U1r/R1E=U2U2r/R22由电功率表达式当R=r=1Ω时，P有最大值

1由闭合电路欧姆定律解得E=6Vr=1Ω解：VErSRPm=E2/4r=9WB组能力训练题4（2005年上海卷5．）5．右图中图线①表示某电池组的输出电压—电流关系，图线②表示其输出功率—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．530r=ΔU/ΔI=50-25/5=5Ω输出功率为120W时，I=4A，U=P/I=30V20304050123452040608001001200电流（A）输出功率（W）输出电压（V）②①解：B组能力训练题55在图中,电源内阻不能忽略,R1＝5Ω,R2＝切换到位置1时,电流表的示数为I1＝2A;当开关S扳到位置2时，电流表的示数可能为下列情况中的（）ABCDC解:根据闭合电路欧姆定律可列出方程：AEr2R1R21SE＝I1R1＋I1r，E＝I2R2＋I2r．∴2A<I2<∴选CB组能力训练题6如图所示，图线AB是某闭合电路的路端电压随电流变化的关系图线，OM是某定值电阻R的伏安特性曲线由图求：1R的阻值2处于直线OM与AB交点C时电源的输出功率3处于交点C时电源内部消耗的电功率4电源的最大输出功率06642I/AU/VABMC24（1）OM是电阻的伏安特性曲线，电阻R=UC/IC=4/2＝2Ω（2）交点C处电源的输出功率为PC出=UcIc=4×2W=8W3由图可知E＝6V，可计算电源内阻r=E-U／I＝6－4/2Ω＝1Ω或r=E/Im=1Ω在C点电源内部消耗的功率PC内＝IC2·r＝22×1（W）＝4W（4）电源的最大输出功率Pm，是在外电阻的阻值R恰等于电源内电阻r时达到的Pm=E2／4r＝62／4（W）＝9W解：06642I/AU/VABMC24B组能力训练题7某一电源的路端电压与电流的关系和电阻R1、R2的电压与电流的关系如图所示．用此电源和电阻R1、R2组成电路．R1、R2可以同时接入电路，也可以单独接入电路．为使电源输出功率最大，可采用的接法是（）A．将R1单独接到电源两端B．将R2单独接到电源两端C．将R1、R2串联后接到电源两端D．将R1、R2并联后接到电源两端024312R2R16U/VI/A解：由图线得:R1=05Ω,R2=1Ω,电源内阻r=05Ω为使电源输出功率最大，应使R=r，选项A正确。AB组能力训练题8如图所示为小灯泡的U-I图线，若将该小灯泡与一节电动势E=，内阻r=075Ω的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据（）A．B．C．D．U/VI/A0.51.01.51.02.03.00D解见下页在题图小灯泡的U-I图线上作出电源的U-I图线U=如图示，交点即为工作点，I=，U=，U/VI/A0.51.01.51.02.03.00选项D正确。小灯泡的实际电功率P灯=IU=电源的总功率P总=IE=解：B组能力训练题99．如图所示，在A、B两点间接一电动势为4V，内电阻为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，当电键S闭合时，求：（1）电流表的读数；（2）电容器所带的电量；（3）断开电键S后，通过R2的电量．ACABR1R2R3S解：（1）由于电阻R1、R2被电流表所短路，所以，电流表的读数为：（2）电