（山東省專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律講義（含解析）新人教版選修3-1.doc
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第7節(jié)閉合電路的歐姆定律 1.閉合電路歐姆定律的表達(dá)式為I＝，此式僅適用于純電阻電路，其中R和r分別指外電阻和內(nèi)電阻。 2．閉合電路內(nèi)、外電壓的關(guān)系為E＝U內(nèi)＋U外＝Ir＋U外，由此式可知，當(dāng)電流發(fā)生變化時(shí)，路端電壓隨著變化。 3．當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)，當(dāng)外電路短路時(shí)，路端電壓為零。 一、閉合電路歐姆定律 1．閉合電路的組成及電流流向 2．閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化 如圖所示，電路中電流為I，在時(shí)間t內(nèi)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt。 3．閉合電路歐姆定律 二、路端電壓與負(fù)載(外電阻)的關(guān)系 1．路端電壓與電流的關(guān)系 (1)公式：U＝E－Ir。 (2)UI圖像：如圖所示，該直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻。 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減小，外電壓U增大，當(dāng)R增大到無(wú)限大(斷路)時(shí)，I＝0，U＝E，即斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。 (2)外電阻R減小時(shí)，電流I增大，路端電壓U減小，當(dāng)R減小到零時(shí)，I＝，U＝0。 1．自主思考——判一判 (1)如圖甲所示，電壓表測(cè)量的是外電壓，電壓表的示數(shù)小于電動(dòng)勢(shì)。(√) (2)如圖乙所示，電壓表測(cè)量的是內(nèi)電壓，電壓表的示數(shù)小于電動(dòng)勢(shì)。() (3)外電阻變化可以引起內(nèi)電壓的變化，從而引起內(nèi)電阻的變化。() (4)外電路的電阻越大，路端電壓就越大。(√) (5)路端電壓增大時(shí)，電源的輸出功率一定變大。() (6)電源斷路時(shí)，電流為零，所以路端電壓也為零。() 2．合作探究——議一議 (1)假如用發(fā)電機(jī)直接給教室內(nèi)的電燈供電，電燈兩端的電壓等于發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)嗎？ 提示：不等于。因?yàn)榘l(fā)電機(jī)內(nèi)部有電阻，有電勢(shì)降落。發(fā)電機(jī)內(nèi)部電壓與電燈兩端電壓之和才等于電動(dòng)勢(shì)。 (2)在實(shí)驗(yàn)課上，小紅同學(xué)用電壓表去測(cè)量1節(jié)新干電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.5 V,1節(jié)舊電池的電動(dòng)勢(shì)約為1.45 V，現(xiàn)在她把這樣的兩節(jié)舊電池串聯(lián)后接在一個(gè)標(biāo)有“3 V 2 W”的小燈泡兩端，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光，檢查電路的連接，各處均無(wú)故障。電池雖然舊了，但電動(dòng)勢(shì)并沒(méi)有減小多少，那么小燈泡為什么不亮呢？ 提示：電池變舊后，電動(dòng)勢(shì)并不明顯減小，但內(nèi)阻明顯變大，因而使電路中的電流很小，導(dǎo)致小燈泡不亮。 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 1．外電阻的兩類變化引起的相應(yīng)變化 (1) 說(shuō)明：電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)的路端電壓。 (2) 說(shuō)明：由于電源內(nèi)阻很小，所以短路時(shí)會(huì)形成很大的電流，為保護(hù)電源，絕對(duì)不能把電源兩極直接相連接。 2．電源的UI圖像 (1)圖像的函數(shù)表達(dá)式：U＝E－Ir。 (2)圖像表示：電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像)，如圖所示是一條斜向下的直線。 (3)當(dāng)外電路斷路時(shí)(即R―→∞，I＝0)：縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E(E＝U端)； 當(dāng)外電路短路時(shí)(R＝0，U＝0)：橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短＝。(條件：坐標(biāo)原點(diǎn)均從0開(kāi)始) (4)圖線的斜率：其絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻，即r＝＝。 (5)某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。 1．電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓，下列說(shuō)法正確的是( ) A．因?yàn)殡娫措妱?dòng)勢(shì)不變，所以路端電壓也不變 B．因?yàn)閁＝IR，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓也增大 C．因?yàn)閁＝E－Ir，所以當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小 D．若外電路斷開(kāi)，則路端電壓為零 解析：選C 路端電壓U＝IR＝E－Ir，因?yàn)镮增大時(shí)，R減小，所以不能用U＝IR判斷路端電壓的變化情況，根據(jù)U＝E－Ir可知，當(dāng)I增大時(shí)，路端電壓減小，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，路端電壓為E，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．[多選]如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像，下列結(jié)論正確的是( ) A．電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0 V B．電源的內(nèi)阻為12 Ω C．電源的短路電流為0.5 A D．電流為0.3 A時(shí)的外電阻是18 Ω 解析：選AD 因該電源的UI圖像的縱軸坐標(biāo)不是從零開(kāi)始的，故縱軸上的截距雖為電源的電動(dòng)勢(shì)，即E＝6.0 V，但橫軸上的截距0.5 A并不是電源的短路電流，且內(nèi)阻應(yīng)按斜率的絕對(duì)值計(jì)算，即r＝||＝ Ω＝2 Ω。由閉合電路歐姆定律可得電流I＝0.3 A時(shí)，外電阻R＝－r＝18 Ω。故選項(xiàng)A、D正確。 3．如圖所示的電路中，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1.6 V和0.4 A；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻。 解析：當(dāng)S閉合時(shí)，由閉合電路歐姆定律得 U1＝E－I1r 即E＝1.6＋0.4r① 當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，由閉合電路歐姆定律得 U2＝E－I2r 即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r② 由①②得E＝2 V，r＝1 Ω。 答案：2 V 1 Ω 電源的有關(guān)功率和電源的效率 1．電源的有關(guān)功率和電源的效率 (1)電源的總功率：P總＝IE＝I(U內(nèi)＋U外)。 (2)電源的輸出功率：P出＝IU外。 (3)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：P′＝I2r。 (4)電源的效率：η＝＝，對(duì)于純電阻電路，η＝＝。 2．輸出功率和外電阻的關(guān)系 在純電阻電路中，電源的輸出功率為 P＝I2R＝R＝R＝ (1)當(dāng)R＝r時(shí)，電源的輸出功率最大，Pm＝。 (2)當(dāng)R>r時(shí)，隨著R增大，P減小。 (3)當(dāng)R下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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