恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律.ppt

基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 第七节 闭合电路的欧姆定律 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 学习目标：1.能够推导出闭合电路的欧姆定律及其 公式，知道电源的电动势等于内、外 电路上电势降落之和 2理解路端电压与负载的关系，并能用欧姆定律 进行电路的分析和计算 3掌握电源的功率、输出功率及内阻的消耗功率 ，并能熟练地用能的观点来解决闭合电路的有关问题 课标定位 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 重点难点：闭合电路欧姆定律的理解和应用 易错问题：路端电压与电动势的关系 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 一、闭合电路的欧姆定律 1闭合电路组成 (1)外电路：是指电源外部的电路，在外电路中， 沿电流方向电势 (2)内电路：是指电源内部的电路，在内电路中， 沿电流方向电势 降低 升高 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2闭合电路中的能量转化 如图图271所示，电电路中电电流为为I，在时间时间 t内， 非静电电力所做的功等于内外电电路中电电能转转化为为其他形 式的能的总总和，即EIt. 图271 I2RtI2rt 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 3闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭闭合电电路里的电电流，跟电电源的电动势电动势 成 ，跟内、外电电路的电电阻之和成 (2)公式：I . (3)适用范围围：电电路 (4)常用的变变形公式及适用范围围 公式：E U内或U. 适用范围围：任何闭闭合电电路 正比反比 纯电阻 U外 EIr 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 二、路端电压与负载的关系 1路端电压与电流的关系 (1)公式：U. (2)图象(UI图象)：如图272所示是一条倾斜 的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示，斜率 的绝对值表示 图272 EIr 电动势 内阻 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2路端电压随外电阻的变化规律 (1)外电电阻R增大时时，电电流I ，外电压电压 U ， 当R增大到无限大(断路)时时，I ，U . (2)外电电阻R减小时时，电电流I ，外电压电压 U ， 当R减小到零时时，I，U . 减小增大 0E 增大减小 E/r 0 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 一、闭合电路欧姆定律的应用 1解决闭合电路问题的一般步骤 (1)认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时 需画出等效电路图帮助分析要特别注意电流表和电压 表所对应的电路 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (2)求总电总电 流I：若已知内、外电电路上所有电电阻的 阻值值和电电源电动势电动势 ，可用闭闭合电电路的欧姆定律直接求 出；若内外电电路上有多个未知电电阻，可利用某一部分 电电路的已知电电流和电压电压 求总电总电 流I；当以上方法都行不 通时时，可以应应用联联立方程求出I. (3)根据串、并联电联电 路的特点或部分电电路欧姆定律 求各部分电电路的电压电压 和电电流 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (4)当外电电路含有非纯电纯电 阻元件时时(如电动电动 机、电电 解槽等)，不能应应用闭闭合电电路的欧姆定律求解干路电电流 ，也不能应应用部分电电路欧姆定律求解该该部分的电电流， 若需要时时只能根据串、并联联的特点或能量守恒定律计计 算 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2闭合电路的动态分析问题 闭闭合电电路中由于局部电电阻变变化(或开关的通断)引 起各部分电压电压 、电电流(或灯泡明暗)发发生变变化的问题问题 分 析的基本步骤骤是： (1)认识电认识电 路，明确各部分电电路的串、并联联关系及 电电流表或电压电压 表的测测量对对象； (2)由局部电电阻变变化判断总电总电 阻的变变化 ； 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (3)由判断总电总电 流的变变化； (4)据UEIr判断路端电压电压 的变变化； (5)由欧姆定律及串、并联电联电 路的规规律判断各部分 电电路电压电压 及电电流的变变化 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 1在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小) ，将引起电路总电阻的增大(或减小)，该电阻两端的电 压一定会增大(或减小)，通过该电阻的电流一定会减小( 或增大) 2讨论定值电阻上电压(电流)的变化时，可用部 分电路欧姆定律分析，当讨论可变电阻R上的电压(电流 )变化时，不能再用I 分析，因它的电阻变化，电压 也变化，I不好确定，只能从串、并联的特点进行分析 特别提醒 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 二、路端电压与电流的关系图象 1.由UEIr可知给定的电源E、r认为不变，故U I图象为一条倾斜的直线，如图273所示 图273 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2电电阻的UI图图象与电电源的UI图图象的比较较 部分电路的欧姆定律 闭合电路的欧姆定律 UI图 象 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 部分电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 研究对 象 对某一固定电阻而言 ，两端电压与通过 的电流成正比关系 对电源进行研究，电 源的外电压随电流 的变化关系 图象的 物理意 义 表示导体的性质， R ， R不随U与I的变化而 变化 表示电源的性质，图 线与纵轴的交点表 示电动势 ，图线斜 率的绝对值 表示电 源的内阻 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 部分电路的欧姆 定律 闭合电路的欧 姆定律 联系 电源的电动势 和内阻是不变的 ，正是由于外电阻R的变化 才会引起外电压U和总电流I 的变化 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电 路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路 电阻的变化而变化的 特别提醒 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 三、闭合电路中的功率和效率 1各部分功率关系分析 由EItI2RtI2rt知，EII2RI2r 其中EI为电源的总功率，I2r为电源内耗功率，I2R 为外电路消耗功率，也是电源的输出功率 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 图274 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 1要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻 消耗功率最大的区别，定值电阻消耗功率最大是当通过 它的电流最大的时候 2判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以 外的其他电阻均看作内阻 特别提醒 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 四、含电容器电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件在直流电路中， 当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达 到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时， 可以先把它去掉若要求电容器所带电荷量时，可在相 应的位置补上 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 1分析和计计算含有电电容器的直流电电路时时，注意 把握以下三个方面 (1)电电路稳稳定后，电电容器所在支路相当于断路因 此，该该支路上的电电阻两端无电压电压 ，该电该电 阻相当于导线导线 (2)当电电容器与电电阻并联联后接入电电路时时，电电容器两 端的电压电压 与并联电联电 阻两端的电压电压 相等 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (3)电电路中的电电流、电压变电压变 化时时，将会引起电电容 器的充放电电，如果电电容器两端的电压电压 升高，电电容器将 充电电，反之电电容器放电电通过过与电电容器串联联的电电阻的 电电量等于电电容器带电带电 量的变变化 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2解答含电电容器电电路问题问题 的步骤骤 (1)应应用电电路的有关规规律分析出电电容器两极板间间的 电压电压 及其变变化情况 (2)根据平行板电电容器的相关知识进识进 行分析求解 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (2009年高考广东卷)图图275所示是一实验电实验电 路图图在滑动动触头头由a端滑向b端的过过程中，下列表述 正确的是 ( ) A路端电压变电压变 小 B电电流表的示数变变大 例例1 1 类型一闭合电路的动态分析 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 C电电源内阻消耗的功率变变小 D电电路的总电总电 阻变变大 图275 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【解析】 由a到b，R1电阻值减小，因此总电阻变 小，D错，总电流增大，内电压增大，路端电压减小， 所以A正确再结合欧姆定律知电流表的示数变小，B错 ，由P内I2r知电源内阻消耗的功率变大，C错 【答案】 A 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【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 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 1在如图图276所示电电路中，当变变阻器R3的滑 片P向b端移动时动时( ) 变式拓展变式拓展 图276 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 A电压电压 表示数变变大，电电流表示数变变小 B电压电压 表示数变变小，电电流表示数变变大 C电压电压 表示数变变大，电电流表示数变变大 D电压电压 表示数变变小，电电流表示数变变小 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 解析：选B.当R3的滑片P向b端移动时，R外 IU外EIr，故电压表示数减小，R1两端的电 压U1IR1，R2两端的电压U2U外U1减小，通过R2 的电流减小，通过R3的电流I3II2增大 ，故电流表示数增大，故B正确 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 如图图277所示的电电路中，当S闭闭合时时，电压电压 表和电电流表(均为为理想电电表)的示数各为为1.6 V和0.4 A； 当S断开时时，它们们的示数各改变变0.1 V和0.1 A，求电电源 的电动势电动势 及内阻 图277 例例2 2 类型二应用闭合电路的欧姆定律求电动势和内阻 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【思路点拨】 分别对S闭合和S断开两种状态下 进行分析，根据闭合电路欧姆定律列出方程，联立求解 【解析】 当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由 闭合电路欧姆定律得：U1EI1r即E1.60.4r 当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定 律得： U2EI2r即E(1.60.1)(0.40.1)r 由得：E2 V，r1 . 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【答案】 2 V 1 【思维总结】 解此类题时，一定要先弄清电路 的连接方式，以及电流表、电压表所测电流、电压的范 围；理解电压表和电流表均为理想电表的含义 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2如图278所示电路中，R1R2R31 ，电压表内阻很大，当S断开时，电压表示数为0.8 V， 当S闭合时，电压表示数为1 V，求电源的电动势与内阻 变式拓展变式拓展 图278 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 代入已知数据联立解得 E2 V，r0.5 . 答案：2 V 0.5 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 电电路图图如图图279甲所示 ，图图乙中图线图线 是电电 路中的电电源的路端电压电压 随电电流变变化的关系图图象，滑动动 变变阻器的最大阻值为值为 15 ，定值电值电 阻R03 . 例例3 3 类型三电路中的功率问题 图279 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 (1)当R为为何值时值时 ，R0消耗的功率最大？最大值为值为 多少？ (2)当R为为何值时值时 ，电电源的输输出功率最大？最大值值 为为多少？ 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【思路点拨】 求解本题应把握以下三点 (1)由UI图象求电源的电动势和内阻 (2)电路中的电流最大时，R0消耗的功率最大 (3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最 大输出功率 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【答案】 (1)0 10.9 W (2)4.5 13.3 W 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 3(1)当R为为何值时值时 ，R消耗的功率最大？最大功 率是多少？ (2)如果滑动变动变 阻器的最大阻值为值为 3 ，当R为为何 值时值时 ，电电源的输输出功率最大？最大值值是多少？ 变式拓展变式拓展 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 答案：(1)10.5 9.5 W (2)3 13.2 W 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 如图图2710所示，电电路中E10 V，R14 ，R26 ，C30 F.电电池内阻可忽略 (1)闭闭合开关S，求稳稳定后通过过R1的电电流 (2)然后将开关S断开，求这这以后通过过R1的总电总电 量 例例4 4 类型四含容电路的计算 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【解析】 (1)电路稳定后，电容器所在的支路上 无电流通过，因此R1与R2串联，C两端的电压即为R2两 端的电压 图2710 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 由欧姆定律得通过R1的电流 (2)C两端电压U1IR26 V C所带电量Q1CU1301066 C1.8104 C 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 开关S断开稳定后，总电流为零，电容器两端电压 为E，所带电量Q2CE3010610 C3104 C 通过R1的电量，即为电容器增加的电量 QQ2Q11.2104 C. 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 【答案】 (1)1 A (2)1.2104 C 【思维总结】 处于稳定状态时，电容器相当于 断路，与之串联的电阻不降压；电容器两极的电压等于 与之并联电路两端的电压 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 4如图图2711所示电电路中，电电源电动势为电动势为 E ，内电电阻为为r，在平行板电电容器C中恰好有一带电带电 粒子 处处于悬悬空静止状态态，当变变阻器R0的滑动动端向左移动时动时 ，带电带电 粒子将 ( ) 图2711 变式拓展变式拓展 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 A向上运动动 B向下运动动 C静止不动动 D不能确定运动动状态态的变变化 解析：选B.当滑动触头向左移动时R0变大，则总 电流变小，R两端的电压变小，电容器中的场强变小， 所以粒子将向下运动，故B正确 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 1关于电动势电动势 下列说说法正确的是( ) A电电源电动势电动势 等于电电源正负负极之间间的电势电势 差 B用电压电压 表直接测测量电电源两极得到的电压电压 数值值 ，实际实际 上总总略小于电电源电动势电动势 的准确值值 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 C电电源电动势总电动势总 等于内、外电电路上的电压电压 之和 ，所以它的数值值与外电电路的组组成有关 D电电源电动势总电动势总 等于电电路中通过过1 C的正电电荷 时时，电电源提供的能量 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 解析：选BD.因为电压表中有电流通过，在电压表 内阻上产生了电压降，因此，用电压表直接测量电源两 极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确 值电源电动势的物理意义就是电路中通过1 C的正电 荷时，电源提供的能量 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 2图图2712是根据某次实验记录实验记录 数据画出的U I图图象，下列关于这这个图图象的说说法中正确的是( ) 图2712 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 A纵轴纵轴 截距表示待测电测电 源的电动势电动势 ，即E3.0 V B横轴轴截距表示短路电电流，即I短0.6 A C根据rE/I短，计计算出待测电测电 源内电电阻为为5 D根据r，计计算出待测电测电 源内电电阻为为1 基础知识梳理 上 页 下 页 第二章 恒定电流 核心要点突破 课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练 解析：选AD.UI图线纵轴截距表示电动势E3.0 V，A正确；横轴截距点坐标为(0.6 A,2.4 V)，因此不是 短路时电流，B、C错误；由UEIr或知D正 确