高中物理 第2章 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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第二章恒定電流,第7節(jié)閉合電路的歐姆定律,1．掌握閉合電路歐姆定律的推導過程．2．理解閉合電路歐姆定律，應用它討論路端電壓和負載的關(guān)系．3．應用閉合電路歐姆定律進行相關(guān)的電路分析和計算．,要點一閉合電路的歐姆定律1．閉合電路組成(1)外電路：電源外部由用電器和導線組成的電路，在外電路中，沿電流方向電勢降低．(2)內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，在內(nèi)電路中，沿電流方向電勢升高．,2．閉合電路的歐姆定律(1)推導：如圖所示，設(shè)電源的電動勢為E，外電路電阻為R，內(nèi)電路電阻為r，閉合電路的電流為I.在時間t內(nèi)：,(3)將電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外是指路端電壓，不是內(nèi)電路兩端的電壓，也不是電源電動勢，所以U外＜E.(4)電動勢和路端電壓雖然是有相同的單位且有時數(shù)值也相同，但二者是本質(zhì)不同的物理量．電動勢反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)大小．,(1)對給定的電源，認為E、r不變．(2)對于有電壓變化的閉合電路問題，由E＝U外＋U內(nèi)，可知：內(nèi)、外電路電壓變化的絕對值相等，即|ΔU外|＝|ΔU內(nèi)|.(3)外電路含有非純電阻元件(如電動機、電解槽等)時，不能直接用歐姆定律解決電流問題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點或能量守恒定律進行列式計算．,要點二路端電壓與負載的關(guān)系1．路端電壓與負載(1)路端電壓U：又叫外電壓，它是外電路上總的電勢降落．(2)負載R：電路中消耗電能的元件統(tǒng)稱為負載．,3．電源的UI圖象與電阻的UI圖象的比較,在閉合電路中，任何一個電阻的增大(或減小)，都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)．,(1)電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時，效率只有50%.(2)判斷可變電阻功率變化時，可將可變電阻以外的其他電阻看成電源的一部分內(nèi)阻．,如圖所示的電路中，當S閉合時，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S斷開時，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．,,【解析】當S閉合時，由閉合電路歐姆定律得：U1＝E－I1r，即E＝1.6V＋0.4r①當S斷開時，由閉合電路歐姆定律得：U2＝E－I2r，即E＝(1.6＋0.1)V＋(0.4－0.1)r②由①②得：E＝2V，r＝1Ω.【答案】2V1Ω,【方法總結(jié)】解決閉合電路問題的一般步驟：(1)分析電路：認清各元件的串、并聯(lián)關(guān)系，必要時畫等效電路圖，特別注意電壓表和電流表對應的電路．(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；當以上方法都行不通時，可以應用聯(lián)立方程求出I.,(3)各部分的電壓、電流：根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流．(4)注意適用條件：外電路含有非純電阻元件時(如電動機，電解槽等)，不能直接用歐姆定律解決電流問題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點或能量守恒定律進行列式計算．,(2014閔行區(qū)二模)在如圖所示的電路中，電阻R1＝12Ω，R2＝8Ω，R3＝4Ω.當開關(guān)S斷開時，電流表示數(shù)為0.25A；當S閉合時，電流表示數(shù)為0.36A．則電源電動勢為_________V，內(nèi)電阻_________Ω.,變式訓練1-1,,答案：3.601.20,在如圖所示的電路中，E為電源電動勢，r為電源內(nèi)阻，R1和R3均為定值電阻，R2為滑動變阻器．當R2的滑片在a端時合上開關(guān)S，此時三個電表A1、A2和V的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑片向b端移動，則三個電表示數(shù)的變化情況是()A．I1增大，I2不變，U增大B．I1減小，I2增大，U減小C．I1增大，I2減小，U增大D．I1減小，I2不變，U減小,,【答案】B,【方法總結(jié)】直流電路的動態(tài)分析：1．引起電路特性發(fā)生變化主要有三種情況：(1)滑動變阻器滑片位置的改變，使電路的電阻發(fā)生變化；(2)電鍵的閉合、斷開或換向(雙擲電鍵)使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；(3)非理想電表的接入使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化．,,3．分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”．即從阻值變化入手，由串并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再由歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況．(2)結(jié)論法——“并同串反”：“并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。?“串反”：是指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。荒骋浑娮铚p小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率將增大．(3)特殊值法與極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論．一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論．,(2014煙臺模擬)如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略．在滑動變阻器觸頭由a滑向b的過程中，下列說法中正確的是()A．電流表示數(shù)減小B．小燈泡L亮度增加C．電源內(nèi)電阻消耗功率減小D．電源輸出功率一定增加,變式訓練2-1,,解析：分析電路結(jié)構(gòu)，滑動變阻器和燈泡串聯(lián)再和電阻R并聯(lián)，電流表測量通過電阻R的電流，滑動變阻器觸頭由a滑向b的過程中，電阻變大，總阻值變大，干路電流變小，內(nèi)電壓變小，路端電壓變大，根據(jù)歐姆定律可知，通過電阻R的電流變大，電流表的示數(shù)變大，故A選項錯誤；干路電流變小，通過電阻R的電流變大，則通過燈泡L的電流變小，燈泡變暗，故B選項錯誤；,答案：C,如圖所示的電路中，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，電動機的電阻R0＝1.0Ω，電阻R1＝1.5Ω.電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)U1＝3.0V，求：(1)電源釋放的電功率；(2)電動機消耗的電功率；將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率；(3)電源的輸出功率和效率．,,【答案】(1)20W(2)12W8W(3)18W90%,,(3)求出總電流后，再根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流，再根據(jù)P＝UI或P＝I2R求得功率．2．電源輸出功率最大值的求解方法在解答最大功率問題時，理解好功率最大的條件是關(guān)鍵，若求解部分電阻不變時，只要滿足電流最大則功率就最大；若求解部分電阻改變時，需要計算出功率的表達形式，利用數(shù)學知識求極值．,電路圖如圖甲所示，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15Ω，定值電阻R0＝3Ω.,變式訓練3-1,,(1)當R為何值時，R0消耗的功率最大，最大值為多少？(2)當R為何值時，電源的輸出功率最大，最大值為多少？,答案：(1)010.9W(2)4.5Ω13.3W,1．有關(guān)電動勢的說法中正確的是()A．電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降落之和B．電源提供的電能越多，電源的電動勢越大C．當外電路斷開時，電源路端電壓與電源電動勢相等D．當電路中通過1庫侖電量時，電源消耗的其他形式能的數(shù)值等于電源電動勢的值,答案：ACD,2．一太陽能電池板，測得它的開路電壓為800mV，短路電流為40mA，若將該電池板與一阻值為20Ω的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V,答案：D,3．(2015南平松溪一中期中)如圖所示電路中，三只燈泡原來都正常發(fā)光，當滑動變阻器的滑動觸頭P向左移動時，下面判斷正確的是()A．L1變暗B．L2變暗C．L3變暗D．L1、L2、L3均變亮,,解析：當滑動變阻器的滑動觸頭P向左移動時，總電阻變小，干路電流變大，燈泡L1處于干路，變亮，A選項錯誤；內(nèi)電壓變大，路端電壓變小，燈泡L2兩端電壓變小，變暗，B選項正確，D選項錯誤；流過燈泡L3的電流變大，變亮，C選項錯誤．答案：B,4．(2015深圳中學期中)在圖示的電路中，電源的內(nèi)電阻r＝0.6Ω.電阻R1＝4Ω，R3＝6Ω，閉合開關(guān)后電源消耗的總功率為40W，輸出功率為37.6W．求：(1)電源電動勢E；(2)電阻R2的阻值．,,答案：(1)20V(2)7Ω,