【物理】闭合电路的欧姆定律课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教学课件12.2.2闭合电路的欧姆定律复习回顾：1、什么是闭合回路以及外电路和内电路？2、电动势的定义是什么？3、电动势的物理意义是什么？4

、是不是电源的体积大电动势就大？5、

电动势和电压的区别？6、电源的三个参数是什么？7、闭合电路的欧姆定律是什么？四个变形式是什么8、路端电压和负载的关系？两个U-I图像的区别？闭合电路中的功率和效率问题闭合电路的动态分析含容电路的分析与计算010203目录CONTENTS电路的故障分析04闭合电路中的功率和效率问题PART1一、闭合电路中的功率和效率问题1．电源的总功率P总＝EI

＝U外I＋U内I

＝P出＋P内。2．电源内部消耗的功率P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。3．电源的输出功率P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。若外电路是纯电阻电路，则有(2)当R>r时，随着R的增大，输出功率越来越小。(3)当R<r时，随着R的增大，输出功率越来越大。（4）即|R-r|越大时,P出越小;|R-r|越小时,P出越大;|R-r|=0时,P出最大。(4)当P出<Pmax时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2。（如何证明？）5．电源的效率因此R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，但效率仅为50%。4.定值电阻的功率定值电阻的功率P定=I2R,P定只与电流I有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大,P定最大。例1.(2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω。求：(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值；解：(1)保护电阻为定值电阻，当电路中的电流最大时，即R＝0时，保护电阻的功率最大。P0max＝

＝

W＝8W例1.(2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω。求：(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值；解：(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R＝R0＋r，即R＝1Ω＋0.5Ω＝1.5Ω时，电阻箱R消耗的功率最大PRmax＝

＝

W＝6W。例1.(2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω。求：(3)若电阻箱R的最大值为3Ω，R0＝5Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值；(3)把R0＝5Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6Ω，而电阻箱R的最大值为3Ω，小于6Ω，由P＝

2R＝

。可知不能满足R＝r等，所以当电阻箱R的电阻取3Ω时，R消耗功率最大，最大值为P＝

2R＝

W。例1.(2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，保护电阻R0＝0.5Ω。求：(4)电源的最大输出功率。(4)由电功率公式P出＝

2R外＝当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5Ω时有P出max＝

＝

W＝9W。“等效电源”法判断可变电阻的电功率：对于变化的电阻，其电功率的变化不能直接用P＝I2R判断，一般应用“等效电源”法：将其他定值电阻转换为电源的内阻，将可变电阻视为“等效电源”的外电阻，其功率视为“等效电源”的输出功率，再根据电源输出功率与外电阻的关系判断。例2.(2023·长沙一中期中)如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1A，那么AB线段表示的功率为(

)A．1WB．6WC．2WD．2.5WC闭合电路的动态分析PART2二、闭合电路的动态分析1.闭合电路动态分析的思路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、电流发生变化,分析这类问题的基本思路如下:2.判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多,则电路的总电阻减小。(3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。

(4)在如图所示的电路中,滑动变阻器采用两下以上接法，且两下接到一起。则滑片滑到中间时总电阻最大。

和定积最大

积有最大3.闭合电路动态分析的方法(1)程序法:遵循“局部—整体—部分”的思路,按以下步骤分析:①“串反”是指某一电阻增大(或减小)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(或增大)。②“并同”是指某一电阻增大(或减小)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(或减小)。(2)结论法——“串反并同”③.特别注意：若不计电源内阻，除路端电压U外始终等于电源电动势E，不满足“串反并同”的结论。(3)特殊值法与极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。

例3.如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定不变，现将滑片P移向右端，则(

)A.电流表的示数变大B.电压表的示数不变C.电灯L消耗的功率不变D.电阻R1消耗的功率变小A例4.如图所示电路，当R2的滑动片向右移动时，各表的变化情况是(

)A．A1、A2读数均变大，V1、V2读数均变小B．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变大，V2读数变小C．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变小，V2读数变大D．A1、A2读数均变小，V1、V2读数均变大C例5.如图所示，把滑片向右移动一段距离，V1变化量为ΔU1，V2变化量为ΔU2，则（）A.|ΔU1|>|ΔU2|B.|ΔU1|=|ΔU2|C.|ΔU1|<|ΔU2|D.ΔU1<0，ΔU2>0AD4.电路发生变化后，判断电流、电压变化量的绝对值大小例6.如图所示，把滑片向左移动一段距离，则正确的是（）A.B.C.D.

ACD5.电路发生变化后，判断电流电压比值大小以及电流电压变化量的比值的绝对值大小例7.(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡。闭合开关，当照射到R0的光照强度减小时，以下分析正确的是()A．电流表示数减小

B．电压表示数不变C．灯泡变亮

D．电源效率增大AD6.含光敏电阻和灯泡亮度分析含容电路的分析与计算PART3三、含容电路的分析与计算1.电容器在直流电路中的特点在直流电路中,当电容器充、放电时,电路中有充、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穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可去掉它。若要求电容器所带的电荷量,可再在相应位置补上。2.静态分析与动态分析(1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线,电容器两极板间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压。如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,

由于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。(2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路时,电容器带的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。3.含有电容器电路的解题步骤(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。(2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。(3)通过电容器的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电粒子的运第二部分点击在此输入你的标题内容(4)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。(5)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。例8.（单选）如图所示，平行板电容器中有一带电液滴处于静止状态，电压表为理想电表，现将滑动变阻器R2的滑片P缓慢向上端滑动，在液滴未打到极板前，下列说法正确的是(

)A．电容器中电场强度将增大B．电容器所带的电荷量将增加C．流经R1的电流减小，电压表读数增大D．液滴带负电，电场力做负功，电势能增大D例9.（单选）(2024·南通四模)如图所示，R1、R2为定值电阻，C为电容器．闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中(

)A.电阻R2中有向下的电流B.通过电阻R1的电流增大C.滑动变阻器R两端的电压变小D.电容器C极板所带电荷量变小A

例10.(2024·新疆乌鲁木齐月考)如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是(

)C电路的故障分析PART4四、电路的故障分析1.断路：电流为零，电压不为零2.短路：电压为零，电流不为零注意：不论用电器断路还是短路，电路都不能工作例11.如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（）A.R1断路B.R2断路C.R3短路