高中物理（人教版）選修3-1 第2章 第7節(jié)　閉合電路的歐姆定律

歡迎進(jìn)入物理課堂 第七節(jié)閉合電路的歐姆定律 思考感悟?qū)W習(xí)目標(biāo) 1 能夠推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律及其公式 知道電源的電動勢等于內(nèi) 外電路上電勢降落之和 2 理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 并能用歐姆定律進(jìn)行電路的分析和計(jì)算 3 掌握電源的功率 輸出功率及內(nèi)阻的消耗功率 并能熟練地用能的觀點(diǎn)來解決閉合電路的有關(guān)問題 重點(diǎn)難點(diǎn) 閉合電路歐姆定律的理解和應(yīng)用 核心要點(diǎn)突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 第七節(jié)閉合電路的歐姆定律 課前自主學(xué)案 課前自主學(xué)案 一 閉合電路的歐姆定律1 閉合電路組成 1 外電路 是指電源外部的電路 在外電路中 沿電流方向電勢 2 內(nèi)電路 是指電源內(nèi)部的電路 在內(nèi)電路中 沿電流方向電勢 降低 升高 2 閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖2 7 1所示 電路中電流為I 在時(shí)間t內(nèi) 非靜電力所做的功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和 即EIt I2Rt I2rt 圖2 7 1 3 閉合電路的歐姆定律 1 內(nèi)容 閉合電路里的電流 跟電源的電動勢成 跟內(nèi) 外電路的電阻之和成 2 公式 I 3 適用范圍 電路 4 常用的變形公式及適用范圍 公式 E U內(nèi)或U 適用范圍 任何閉合電路 正比 反比 純電阻 U外 E Ir 二 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1 路端電壓與電流的關(guān)系 1 公式 U 2 圖象 U I圖象 如圖2 7 2所示是一條傾斜的直線 該直線與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)表示 斜率的絕對值表示 E Ir 電動勢 內(nèi)阻 圖2 7 2 2 路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律 1 外電阻R增大時(shí) 電流I 外電壓U 當(dāng)R增大到無限大 斷路 時(shí) I U 2 外電阻R減小時(shí) 電流I 外電壓U 當(dāng)R減小到零時(shí) I U 減小 增大 0 E 增大 減小 E r 0 核心要點(diǎn)突破 一 閉合電路的動態(tài)分析問題1 閉合電路的動態(tài)分析的具體步驟大體如下 1 根據(jù)局部某一電阻的變化 進(jìn)而確定閉合電路總電阻的變化情況 2 依據(jù)I E R r 判斷閉合電路干路電流的變化情況 3 依據(jù)U E Ir 判斷外電路電壓 路端電壓 的變化情況 4 依據(jù)分壓 分流原理判斷動態(tài)部分的物理量的變化 2 閉合電路的動態(tài)分析的常用方法 1 任一電阻增大 減小 則電路的總電阻增大 減小 2 任一電阻增大 減小 則該電阻兩端的電壓一定會增大 減小 而通過該電阻的電流會減小 增大 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 如圖2 7 3所示的電路中 電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變 電燈L恰能正常發(fā)光 如果變阻器的滑片向b端滑動 則 A 電燈L變亮 安培表的示數(shù)減小B 電燈L變亮 安培表的示數(shù)增大C 電燈L變暗 安培表的示數(shù)減小D 電燈L變暗 安培表的示數(shù)增大 圖2 7 3 解析 選A 變阻器的滑片P向b端滑動 R1接入電路的有效電阻增大 外電阻R外增大 干路電流I減小 安培表的示數(shù)減小 路端電壓U增大 電燈兩端電壓增大 電燈L變亮 A正確 B C D錯(cuò)誤 二 閉合電路中的幾種功率和電源的效率1 電源向整個(gè)電路提供的總電功率P總 EI 隨電流變化而變化 2 電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi) I2r 3 電源的輸出功率即外電路消耗的電功率 P外 P出 IU外 P總 P內(nèi) IE I2r 以上三式普遍適用 圖2 7 4 特別提醒 1 要注意電源的最大輸出功率與某一個(gè)定值電阻消耗功率最大的區(qū)別 定值電阻的電流最大時(shí) 消耗功率最大 2 判斷可變電阻的功率變化時(shí) 可將可變電阻以外的其他電阻均看作內(nèi)阻 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 如圖2 7 5所示 R1為定值電阻 R2為可變電阻 E為電源的電動勢 r為電源內(nèi)阻 以下說法中正確的是 A 當(dāng)R2 R1 r時(shí) R2上獲得最大功率B 當(dāng)R1 R2 r時(shí) R1上獲得最大功率C 當(dāng)R2 0時(shí) R1上獲得最大功率D 當(dāng)R2 0時(shí) 電源的輸出功率最大答案 AC 圖2 7 5 三 含電容器電路的分析與計(jì)算1 分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí) 注意以下三個(gè)方面 1 電路穩(wěn)定后 電容器所在支路相當(dāng)于斷路 因此 該支路上的電阻兩端無電壓 該電阻相當(dāng)于導(dǎo)線 2 當(dāng)電容器與電阻并聯(lián)后接入電路時(shí) 電容器兩端的電壓與并聯(lián)電阻兩端的電壓相等 3 電路中的電流 電壓變化時(shí) 將會引起電容器的充放電 如果電容器兩端的電壓升高 電容器將充電 反之電容器放電 通過與電容器串聯(lián)的電阻的電量等于電容器帶電量的變化 2 解答含電容電路問題的步驟 1 應(yīng)用電路的有關(guān)規(guī)律分析出電容器兩極板間的電壓及其變化情況 2 根據(jù)平行板電容器的相關(guān)知識進(jìn)行分析求解 特別提醒 1 當(dāng)電容器充電或放電時(shí) 有電容器的支路有充 放電電流 2 當(dāng)電路穩(wěn)定時(shí) 電容器在電路中相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大的元件 在電容器處電路看做是斷路狀態(tài) 畫等效電路時(shí) 可將有電容器的支路去掉 課堂互動講練 2011年天津一百中學(xué)期中 在如圖2 7 6所示的電路中 電源電動勢為E 內(nèi)電阻為r C為電容器 R0為定值電阻 R為滑動變阻器 開關(guān)閉合后 燈泡L能正常發(fā)光 當(dāng)滑動變阻器的滑片向右移動時(shí) 下列判斷正確的是 圖2 7 6 A 燈泡L將變暗B 燈泡L將變亮C 電容器C的電荷量將減小D 電容器C的電荷量將增大 思路點(diǎn)撥 可變電阻R是動態(tài)源 當(dāng)該電阻增大時(shí) 會引起總電阻增大 該電阻減小時(shí) 會引起總電阻減小 答案 AD 題后反思 當(dāng)電路中某一部分電阻變化時(shí) 整個(gè)電路各處的電壓 電流都會受到影響 分析時(shí) 應(yīng)抓住全電路中電源電動勢和內(nèi)阻不變的特點(diǎn) 從總電流的變化順次推理 借助串 并聯(lián)電路規(guī)律去分析各部分電路中相關(guān)物理量的變化 變式訓(xùn)練1電動勢為E 內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1 R2及滑動變阻器R3連接成如圖2 7 7所示的電路 當(dāng)滑動變阻器的觸頭由中點(diǎn)滑向a端時(shí) 下列說法正確的是 A 電壓表和電流表讀數(shù)都增大B 電壓表和電流表讀數(shù)都減小C 電壓表讀數(shù)增大 電流表讀數(shù)減小D 電壓表讀數(shù)減小 電流表讀數(shù)增大 圖2 7 7 如圖2 7 8所示的電路中 當(dāng)S閉合時(shí) 電壓表和電流表 均為理想電表 的示數(shù)各為1 6V和0 4A 當(dāng)S斷開時(shí) 它們的示數(shù)各改變0 1V和0 1A 求電源的電動勢及內(nèi)阻 思路點(diǎn)撥 分別對S閉合和S斷開兩種狀態(tài)下進(jìn)行分析 根據(jù)閉合電路歐姆定律列出方程 聯(lián)立求解 圖2 7 8 精講精析 當(dāng)S閉合時(shí) R1 R2并聯(lián)接入電路 由閉合電路歐姆定律得 U1 E I1r即E 1 6 0 4r 當(dāng)S斷開時(shí) 只有R1接入電路 由閉合電路歐姆定律得 U2 E I2r即E 1 6 0 1 0 4 0 1 r 由 得 E 2V r 1 答案 2V1 規(guī)律總結(jié) 解此類題時(shí) 一定要先弄清電路的連接方式 以及電流表 電壓表所測電流 電壓的范圍 理解電壓表和電流表均為理想電表的含義 變式訓(xùn)練2如圖2 7 9所示電路中 R1 R2 R3 1 電壓表內(nèi)阻很大 當(dāng)S斷開時(shí) 電壓表示數(shù)為0 8V 當(dāng)S閉合時(shí) 電壓表示數(shù)為1V 求電源的電動勢與內(nèi)阻 圖2 7 9 答案 2V0 5 電路圖如圖2 7 10甲所示 圖乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象 滑動變阻器的最大阻值為15 定值電阻R0 3 圖2 7 10 1 當(dāng)R為何值時(shí) R0消耗的功率最大 最大值為多少 2 當(dāng)R為何值時(shí) 電源的輸出功率最大 最大值為多少 思路點(diǎn)撥 求解本題應(yīng)把握以下三點(diǎn) 1 由U I圖象求電源的電動勢和內(nèi)阻 2 電路中的電流最大時(shí) R0消耗的功率最大 3 利用電源有最大輸出功率的條件 求電源的最大輸出功率 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 變式訓(xùn)練3如圖2 7 11所示 直線A為電源a的路端電壓與電流的關(guān)系圖線 直線B為電源b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線 直線C為一個(gè)電阻R兩端電壓與電流的關(guān)系圖線 將這個(gè)電阻分別接到a b兩電源上 那么 圖2 7 11 A R接到b電源上時(shí)電源的效率高B R接到b電源上時(shí)電源的輸出功率較大C R接到a電源上時(shí)電源輸出功率較大 但電源效率較低D R接到a電源上時(shí)電阻的發(fā)熱功率較大 電源效率也較高 如圖2 7 12所示 電路中E 10V R1 4 R2 6 C 30 F 電池內(nèi)阻可忽略 1 閉合開關(guān)S 求穩(wěn)定后通過R1的電流 2 然后將開關(guān)S斷開 求這以后通過R1的總電量 圖2 7 12 答案 1 1A 2 1 2 10 4C 規(guī)律總結(jié) 處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) 電容器相當(dāng)于斷路 與之串聯(lián)的電阻不降壓 電容器兩極的電壓等于與之并聯(lián)電路兩端的電壓 變式訓(xùn)練4如圖2 7 13所示電路中 電源電動勢為E 內(nèi)電阻為r 在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于懸空靜止?fàn)顟B(tài) 當(dāng)變阻器R0的滑動端向左移動時(shí) 帶電粒子將 A 向上運(yùn)動B 向下運(yùn)動C 靜止不動D 不能確定運(yùn)動狀態(tài)的變化 圖2 7 13 解析 選B 當(dāng)滑動觸頭向左移動時(shí)R0變大 則總電流變小 R兩端的電壓變小 電容器中的場強(qiáng)變小 所以粒子將向下運(yùn)動 故B正確 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全