恒定電流第7節(jié)閉合電路的歐姆定律.ppt

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1、第七節(jié)閉合電路的歐姆定律,學(xué)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 易錯問題：路端電壓與電動勢的關(guān)系,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271所示，電路中電流為I，在時間t

2、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.,圖271,I2RtI2rt,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,EIr,,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(UI圖象)：如圖272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,圖272,EIr,電動勢,內(nèi)阻,2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律 (

3、1)外電阻R增大時，電流I ，外電壓U ，當(dāng)R增大到無限大(斷路)時，I ，U . (2)外電阻R減小時，電流I ，外電壓U ，當(dāng)R減小到零時，I，U .,減小,增大,0,E,增大,減小,E/r,0,一、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用 1解決閉合電路問題的一般步驟 (1)認(rèn)清外電路上各元件的串、并聯(lián)關(guān)系，必要時需畫出等效電路圖幫助分析要特別注意電流表和電壓表所對應(yīng)的電路,(2)求總電流I：若已知內(nèi)、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢，可用閉合電路的歐姆定律直接求出；若內(nèi)外電路上有多個未知電阻，可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I；當(dāng)以上方法都行不通時，可以應(yīng)用聯(lián)立方程求出I. (3)根據(jù)

4、串、并聯(lián)電路的特點(diǎn)或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流,(4)當(dāng)外電路含有非純電阻元件時(如電動機(jī)、電解槽等)，不能應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求解干路電流，也不能應(yīng)用部分電路歐姆定律求解該部分的電流，若需要時只能根據(jù)串、并聯(lián)的特點(diǎn)或能量守恒定律計(jì)算,2閉合電路的動態(tài)分析問題 閉合電路中由于局部電阻變化(或開關(guān)的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化的問題分析的基本步驟是： (1)認(rèn)識電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象； (2)由局部電阻變化判斷總電阻的變化 ；,(3)由判斷總電流的變化； (4)據(jù)UEIr判斷路端電壓的變化； (5)由歐姆定律及串、并聯(lián)電路

5、的規(guī)律判斷各部分電路電壓及電流的變化,1在閉合電路中，任何一個電阻的增大(或減小)，將引起電路總電阻的增大(或減小)，該電阻兩端的電壓一定會增大(或減小)，通過該電阻的電流一定會減小(或增大) 2討論定值電阻上電壓(電流)的變化時，可用部分電路歐姆定律分析，當(dāng)討論可變電阻R上的電壓(電流)變化時，不能再用I 分析，因它的電阻變化，電壓也變化，I不好確定，只能從串、并聯(lián)的特點(diǎn)進(jìn)行分析,二、路端電壓與電流的關(guān)系圖象 1.由UEIr可知給定的電源E、r認(rèn)為不變，故UI圖象為一條傾斜的直線，如圖273所示,圖273,2電阻的UI圖象與電源的UI圖象的比較,電源的電動勢和內(nèi)阻由電源本身決定，不隨外電路電

6、阻的變化而變化，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而變化的,三、閉合電路中的功率和效率 1各部分功率關(guān)系分析 由EItI2RtI2rt知，EII2RI2r 其中EI為電源的總功率，I2r為電源內(nèi)耗功率，I2R為外電路消耗功率，也是電源的輸出功率,圖274,1要注意電源的最大輸出功率與某一個定值電阻消耗功率最大的區(qū)別，定值電阻消耗功率最大是當(dāng)通過它的電流最大的時候 2判斷可變電阻的功率變化時，可將可變電阻以外的其他電阻均看作內(nèi)阻,四、含電容器電路的分析與計(jì)算 電容器是一個儲存電能的元件在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時，電路里有充放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限

7、大的元件，在電容器處電路看作是斷路，畫等效電路時，可以先把它去掉若要求電容器所帶電荷量時，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上,1分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時，注意把握以下三個方面 (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，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，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解答含電容器電路問題的步驟 (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

8、)根據(jù)平行板電容器的相關(guān)知識進(jìn)行分析求解,(2009年高考廣東卷)圖275所示是一實(shí)驗(yàn)電路圖在滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是 () A路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大,例1,C電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大,圖275,【解析】由a到b，R1電阻值減小，因此總電阻變小，D錯，總電流增大，內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，所以A正確再結(jié)合歐姆定律知電流表的示數(shù)變小，B錯，由P內(nèi)I2r知電源內(nèi)阻消耗的功率變大，C錯 【答案】A,【思維總結(jié)】電路的動態(tài)分析應(yīng)該先局部后整體，整體后再局部先局部是看由于局部的電阻變化而引起的總電阻的變化，然后看整體的干路電流和路端電壓的變化情況

9、，結(jié)合它們的變化情況再分析需要求解的物理量的變化,1在如圖276所示電路中，當(dāng)變阻器R3的滑片P向b端移動時(),圖276,A電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小 B電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大 C電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大 D電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小,解析：選B.當(dāng)R3的滑片P向b端移動時，R外IU外EIr，故電壓表示數(shù)減小，R1兩端的電壓U1IR1，R2兩端的電壓U2U外U1減小，通過R2的電流減小，通過R3的電流I3II2增大，故電流表示數(shù)增大，故B正確,如圖277所示的電路中，當(dāng)S閉合時，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A；當(dāng)S斷開時，它們的示數(shù)各改變

10、0.1 V和0.1 A，求電源的電動勢及內(nèi)阻,圖277,例2,【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 【解析】當(dāng)S閉合時，R1、R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U1EI1r即E1.60.4r 當(dāng)S斷開時，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得： U2EI2r即E(1.60.1)(0.40.1)r 由得：E2 V，r1 .,【答案】2 V1 【思維總結(jié)】解此類題時，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,2如圖278所示電路中，R1R2R31 ，電壓表內(nèi)阻很大，當(dāng)S斷開時

11、，電壓表示數(shù)為0.8 V，當(dāng)S閉合時，電壓表示數(shù)為1 V，求電源的電動勢與內(nèi)阻,圖278,代入已知數(shù)據(jù)聯(lián)立解得 E2 V，r0.5 . 答案：2 V0.5 ,電路圖如圖279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R03 .,例3,圖279,(1)當(dāng)R為何值時，R0消耗的功率最大？最大值為多少？ (2)當(dāng)R為何值時，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UI圖象求電源的電動勢和內(nèi)阻 (2)電路中的電流最大時，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

12、案】(1)010.9 W(2)4.5 13.3 W,3(1)當(dāng)R為何值時，R消耗的功率最大？最大功率是多少？ (2)如果滑動變阻器的最大阻值為3 ，當(dāng)R為何值時，電源的輸出功率最大？最大值是多少？,答案：(1)10.5 9.5 W(2)3 13.2 W,如圖2710所示，電路中E10 V，R14 ，R26 ，C30 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,例4,【解析】(1)電路穩(wěn)定后，電容器所在的支路上無電流通過，因此R1與R2串聯(lián)，C兩端的電壓即為R2兩端的電壓,圖2710,由歐姆定律得通過R1的電流 (2)C兩端電壓

13、U1IR26 V C所帶電量Q1CU1301066 C1.8104 C,開關(guān)S斷開穩(wěn)定后，總電流為零，電容器兩端電壓為E，所帶電量Q2CE3010610 C3104 C 通過R1的電量，即為電容器增加的電量 QQ2Q11.2104 C.,【答案】(1)1 A(2)1.2104 C 【思維總結(jié)】處于穩(wěn)定狀態(tài)時，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,4如圖2711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，帶電粒子將(),圖2711,A向上運(yùn)動 B向下運(yùn)動 C靜止不動 D不

14、能確定運(yùn)動狀態(tài)的變化 解析：選B.當(dāng)滑動觸頭向左移動時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,1關(guān)于電動勢下列說法正確的是() A電源電動勢等于電源正負(fù)極之間的電勢差 B用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電源電動勢的準(zhǔn)確值,C電源電動勢總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān) D電源電動勢總等于電路中通過1 C的正電荷時，電源提供的能量,解析：選BD.因?yàn)殡妷罕碇杏须娏魍ㄟ^，在電壓表內(nèi)阻上產(chǎn)生了電壓降，因此，用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實(shí)際上總略小于電源電動勢的準(zhǔn)確值電源電動勢的物理意義就是

15、電路中通過1 C的正電荷時，電源提供的能量,2圖2712是根據(jù)某次實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)畫出的UI圖象，下列關(guān)于這個圖象的說法中正確的是(),圖2712,A縱軸截距表示待測電源的電動勢，即E3.0 V B橫軸截距表示短路電流，即I短0.6 A C根據(jù)rE/I短，計(jì)算出待測電源內(nèi)電阻為5 D根據(jù)r，計(jì)算出待測電源內(nèi)電阻為1 ,解析：選AD.UI圖線縱軸截距表示電動勢E3.0 V，A正確；橫軸截距點(diǎn)坐標(biāo)為(0.6 A,2.4 V)，因此不是短路時電流，B、C錯誤；由UEIr或知D正確,3如圖2713所示，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，當(dāng)R3的滑片P向右移動時，下列說法中正

16、確的是(),圖2713,AR1的功率必然減小 BR2的功率必然減小 CR2的功率必然增大 D電源消耗的功率必然減小 解析：選BD.當(dāng)P向右移動時，R3增大R增大I減小U增大I1增大I2減小，所以P1增大，P2減小，P減小，故B、D正確,4某電池當(dāng)外電路斷開時的路端電壓為3 V，接上8 的負(fù)載電阻后其路端電壓降為2.4 V，則可以判定該電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為() AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 ,解析：選B.當(dāng)電路斷開時的路端電壓即為電源電動勢，即E3 V再由題意知，當(dāng)R8 時，U外2.4 V，即回路電流為I 0.3 AEU內(nèi)U外U外Ir，解得r2 .,5.如圖2714所示的電路中，電源的電動勢E3.0 V，內(nèi)阻r1.0 ；電阻R110 ，R210 ，R330 ，R435 ；電容器的電容C100 F.電容器原來不帶電求接通電鍵S后流過R4的總電量,圖2714,答案：2.0104C,