2012高二物理人教版选修3-1第二章第7节《闭合电路的欧姆定律》.ppt

7 闭合电路的欧姆定律,1闭合电路,内部,内电阻,内电压,负,正,(1)闭合电路的组成 内电路：电源_的电路，其电阻称为_， 内电阻所降落的电压称为_在内电路中电流从_,极流向_极,外部,路端电压,正,负,外电路：电源_ 的电路，其两端电压称为 _在外电路中电流从_极流向_极 (2) 内、外电压的关系： _.,内、外电压之和等于电源电动势,2闭合电路的欧姆定律,正比,反比,(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成_，跟,内、外电路的电阻之和成_,I,E Rr,纯电阻,(2)公式：_；适用条件： 外电路为_,电路,EU 外U 内,EU 外Ir,(3) 常用的变形公式：E_ ； E _.,3关于闭合电路，以下说法正确的是(,),D,A闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的 地方 B闭合电路中，路端电压越大，内电压也越大 C闭合电路中，电源的电动势等于外电路的路端电压 D当外电路断开时，路端电压的大小等于电动势,),4电动势为 3 V 的电池，输出电流为 3 A，由此可知( A内、外电阻相差 1 B内、外电阻之和为 1 C外电阻为 1 D内电阻为 1 ,解析：由闭合电路的欧姆定律,故 B 正确,答案：B,知识点 1 闭合电路的欧姆定律,1闭合电路、外电路和内电路(图 271),图 271,(1)电源内部的电路叫_ 内电路的电阻叫 _ 当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫,_，用 U 内表示,内电路,内电阻,内电压,(2)电源外部的电路叫_外电路两端的电压习惯,上叫_，用 U 外表示,外电路,路端电压,(3)电动势 E、外电压 U 外与内电压 U 内三者之间的关系：,_.,EU 外U 内,2闭合电路欧姆定律的推导 (1)外电路中电能转化成内能，E外_. (2)内电路中电能转化成内能，E内_. (3)非静电力做功为 WEIt，根据能量守恒定律，有 WE,外,E 内，所以 EIt_ ，整理得 EIRIr，即 I,_.,I2Rt,I2rt,E Rr,I2RtI2rt,闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、 外电路的电阻之和成反比,(2)表达式：I,E Rr,.其中 R 为外电路的等效电阻，r 为内,电阻，E 为电源的电动势；E 是表征电源把其他形式的能转化 为电能本领的物理量，数值上等于不接用电器时电源两极间的 电压E、r 大小由电源确定,只适用于外电路为纯电阻的闭合回路,(3)变形公式：EU外U内，EU外Ir. (4)公式的适用范围, I,E Rr, EU 外U内与 EU 外Ir 适用于任何闭合电路(即外 电路为纯电阻电路与非纯电阻电路均成立),【例 1】下列关于电源的说法，正确的是(,),A电源向外提供的电能越多，表示电动势越大 B电动势就是电源两端的电压 C电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动 势就越大 D电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本 领越大,解析：电源向外提供的电能除与电动势有关之外，还与输 出的电流、通电时间有关，故选项 A 错误；只有当外电路断路 时，电动势才等于电源两端的电压，故选项 B 错误；电源的电 动势由电源自身的性质决定，与有无外电路无关，故选项 C 错 误；电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量， 故选项 D 正确,答案：D,【触类旁通】,1关于闭合电路与电动势，下列说法正确的是(,),A电源短路时，闭合电路电流为无限大 B电源短路时，电源内电压等于电源电动势 C电动势 E 的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故 三者本质上一样 D把电压表直接和电源连接时，电压表的示数总是等于 电源电动势,数值上才等于电源的电动势，D错电源短路时电流为I ，,解析：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本 领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势差，电动势与 电压有着本质的区别，C 错当电源开路时，两极间的电压在,A 错,答案：B,【例 2】如图 272 所示电路中，R1R2R31 ，电 压表内阻很大当开关 S 断开时，电压表示数为 0.8 V，当开关 S 闭合时，电压表示数为 1 V，求电源的电动势与内阻,图 272,【触类旁通】 2某电池当外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的 负载电阻后其路端电压变为为 2.4 V，则可以判定该电池的电动,势 E 和内电阻 r 为(,),AE2.4 V，r1 CE2.4 V，r2 ,BE3.0 V，r2 DE3.0 V，r1 ,答案：B,知识点 2 路端电压与负载的关系,1路端电压与负载,外,消耗电能,(1)路端电压 U：是_电路上总的电势降落 (2)负载 R：电路中_的元件,可知：当 R_时，U 增大，,2路端电压与外电阻的关系,增大,减小,(1)根据 UEIr、I,E Rr,当 R_时，U 减小 (2)当外电路断开时，R，I_，U_； 当电源两端短路时，R0，I_，U_.(不允,许电源短路),0,E,0,3“当外电路是纯电阻时，根据外电压 UIR(R 为外电路 的等效电阻)得出电流 I 越大，外电压 U 也越大；根据 UE Ir 得出电流 I 越大，外电压 U 越小”为什么会得出不同的结 论？究竟应如何理解外电压 U 与电流 I 的关系？,当外电路是纯电阻时，外电压 UIR，但当 R 变化时，I 也变化，且 R 增大时，I 减小，所以不能用 UIR 来判断 U 的 变化，而应根据 UIREIr 来分析，即 R 增大时，I 减小， U 增大,增大Ir 增大U 减小；当外电路短,1路端电压与外电阻的关系,由 UEIr，当外电阻 R 增大时I,E Rr,减小Ir 减小,U 增大；当外电路断开时，R，I0，Ir0，UE；当,外电阻 R 减小时I,E Rr,路时，R0，I,E r,(称为短路电流)，U0.(由于通常的电源内,阻很小，短路时会形成很大的电流，这就是严禁把电源两极不 经负载直接相接的原因),2路端电压与电流的关系,(1)公式：UEIr，路端电压随着电路中电流的增大而减,小,(2)UI 图象：一条倾斜的直线，如图 273 所示,图 273,【例 3】(双选)图 274 所示的是两个闭合电路中两个电,),源的 UI 图象，下列说法中正确的是( A电动势 E1E2，内阻 r1r2 B电动势 E1E2，内阻 r1r2 C电动势 E1E2，发生短路时 的电流 I1I2 D当两电源的工作电流变化相 同时，电源 1 的路端电压变化较大,图 274,答案：AC,【触类旁通】,3对闭合电路的说法中，错误的是(,),A,A电源短路时，路端电压等于电动势 B电源短路时，路端电压为零 C外电路断开时，路端电压最大 D外电路的电阻增大时，路端电压也增大,1闭合回路中的几个功率及其关系 (1)电源的总功率：P总EIU外 IU内 IP出P内 (2)电源内部消耗的功率：P内I2rU内 IP总P出 (3)电源的输出功率：P出U外 IEII2rP总P内,图 275,P出与 R 的关系如图 275 所示,由上式得：R 越大，越大；当 Rr 时，电源的输出功率 最大，而此时电源的效率为 50%.,【例 4】(双选)如图 276 所示，R1 为定值电阻，R2 为可 变电阻E 为电源电动势，r 为电源内阻，下列说法正确的是,(,) A当 R2R1r 时，R2 上获得最大功率 B当 R2R1r 时，R1 上获得最大功率 C当 R20 时，R1 上获得最大功率 D当 R20 时，电源的输出功率最大,图 276,图 277,I R1，且 I,解析：求 R2 的电功率时，可将 R1 视为电源内阻的一部分， 如图 277 所示R2 的电功率是等效电源的输出功率，当 R2 R1r 时，R2 获得的电功率最大，A 正确而 R1 的电功率 P1,2,E R1R2r,可知，R20 时，R1 获得的电功率最大，,B 错误，C 正确在讨论电源的输出功率时，(R1R2)为外电阻， 内电阻 r 恒定，由于 R1 和 r 具体数值未知，所以当 R20 时， 电源的输出功率并不一定最大，D 错误,答案：AC,【触类旁通】 4如图 278 所示的闭合电路，电源内阻不为零，闭合,),开关调节滑动变阻器的阻值，以下分析正确的是( A滑动变阻器的阻值越大， 电源的输出功率越大 B滑动变阻器的阻值越大， 电源的总功率越大 C滑动变阻器的阻值越小，,电源的输出功率越大,图 278,D滑动变阻器的阻值越小，电源内阻消耗的功率也越大,解析：当滑动变阻器的阻值 R 与内阻 r 相等时输出功率最 大，A、C 错误；滑动变阻器的阻值越大，I 减小，电源的总功 率 P总EI 越小，B 错误P内I2r 随 I 增大而增大，D 正确,答案：D,判断总电流的变化,2闭合电路的动态问题分析 (1)闭合电路的动态分析具体步骤如下： 认识电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或 电压表的测量对象 由局部电阻变化判断总电阻的变化,由 I,E Rr,据 UEIr 判断路端电压的变化 由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压 及电流的变化,(2)闭合电路的动态分析常用方法： 任一电阻增大(减小)，则电路的总电阻增大(减小) 任一电阻增大(减小)，则该电阻两端的电压一定会增大 (减小)，而通过该电阻的电流会减小(增大) 讨论定值电阻上的电压或电流变化时，可用部分电路欧,能用 I,U R,进行分析，这时应根据总电压和部分电压的关系或,干路电流与各支路电流的关系进行判断,【例 5】在如图 279 所示电路中，当变阻器 R3 的滑片,P 向 b 端移动时(,),A电压表示数变大，电流 表示数变小 B电压表示数变小，电流 表示数变大,图 279,C电压表示数变大， 电流 表示数变大 D电压表示数变小，电流表示数变小,答案：B,思维总结：电路的动态分析应该先局部后整体，整体后再 局部先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化， 然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况，结合它们的变 化情况再分析需要求解的物理量的变化,【触类旁通】 5如图 2710 所示的电路，在滑动触头由 a 端滑向 b,端的过程中，下列表述正确的是(,),A路端电压变小 B电流表的示数变大 C电源内阻消耗的功率变小 D电路的总电阻变大 图 2710,解析：滑动触头由 a 到 b，R1 电阻值减小，总电阻变小， 总电流增大，内电压增大，路端电压减小，A 正确，D 错误 再结合欧姆定律知电流表的示数变小，B 错误由 P内I2r 知 电源内阻消耗的功率变大，C 错误,答案：A,