部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用.ppt

第二讲 部分电路欧姆定律 及闭合电路欧姆定律的应用,一、部分电路欧姆定律,（1）内容： 导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比,欧姆定律适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电.,（2）公式,（3）电阻的伏安特性曲线,（4）比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小,注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。一些非线性元件(如二极管)的伏安特性曲线也不是过原点的直线。,串联电路的特征：,二、串、并联电路的基本特征,1., I=I1=I2=I3=, U=U1+U2+U3+, R=R1+R2+R3+,并联电路的特征：,2., I=I1+I2+I3+, U=U1=U2=U3=, I1R1=I2R2=I3R3=IR=U, P1R1=P2R2=P3R3=PR=U2,三、闭合电路的欧姆定律的内容, 内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比, 闭合电路欧姆定律的表达形式：, E=U外+U内, （I、R间关系）, U=E-Ir （U、I 间关系）,（3）,讨论：,U=E-Ir,从上式可以看出: (E、r 是常量，R、I、U是变量),a.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压UIr 增大, 路端电压U减小,b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r， 路端电压U趋近于零电源的内阻一般都很小， 所以短路时电流很大为Im=E/r.,c.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压UIr减小， 路端电压U增大当外电路断开时，R变为无限大， I 变为零，Ir 也变为零，U=E 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势. 而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势 （还有微弱电流通过电源）。,四、闭合电路的U-I 图象,右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。,五、 电源的功率和效率,电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,六、关于电源的输出功率的讨论,（1）条件：R=r （2）,1、如图，已知E、r，求电源的有最大输出功率的条件及Pm。,2、如图，已知E、r，若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻r，求电源的有最大输出功率的条件及Pm。,（1）条件：滑动变阻器电阻R为最大值时 （2）,3、如图，已知E、r、R0，求电源的有最大输出功率的条件及Pm。,（1）条件：R+R0=r （2）,4、如图，已知E、r、R0，若R0大于r，求电源的有最大输出功率的条件及Pm。,（1）条件：滑动变阻器的电阻R=0 （2）,5、如图，已知E、r、R0，求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm。,（1）条件：R =r+R0 （2）,6、如图，已知E、r、R0，若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻r和定值电阻R0之和，求滑动变阻器消耗的最大功率的条件及Pm。,（1）条件：滑动变阻器的电阻R为最大值Rm （2）,1如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的UI图线，甲和丙两图线平行，下列判断正确的是 ( ) A甲电源的电动势比乙大 B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大 C甲和丙电源的内阻相等 D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小,B C,2有一内电阻为4.4的电解槽和一盏标为“110V 60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端，灯泡正常发光，则 （ ） A电解槽消耗的电功率为120W B电解槽发热功率为60W C电解槽消耗的电功率为60W D电路消耗总功率为60W,C,3.如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。若R1上的电功率为P1，R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是 （ ） (A) 要使P1与P2的和最大，必须使R1=rR2。 (B) 要使P1最大，必须使R1= R2+ r。 (C) 要使P2最大，必须使R2= R1+ r。 (D)（P1+ P2）的最大值，由和r决定。,A B D,4.（13分）如图15所示，电源的电动势E7.5V，内阻r1.0 ，定值电阻R212 ，电动机M的线圈的电阻R0.50 闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U14 V，电阻R2消耗的电功率P23.0 W求电动机转动稳定后： （1）电路的路端电压. （2）通过电动机的电流,解答：,（1）路端电压等于R2两端的电压，,（2）电源的电动势E = U2Ir，,由此得干路电流,通过R2的电流,通过电动机的电流 I1 = II2 =(1.5-0.5) A=1.0 A,5（15分）如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r=1 ，电炉电阻R=19 ，电解槽电阻。r=0.5当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不变）。试求： （1）电源的电动势； （2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小； （3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。,解：,（1）当S1闭合S2断开时电炉功率为P1,电炉中电流,电源电动势 E = I (R+r) = 120V,（2）当S1、S2都闭合时电炉功率为P2,电炉中电流,电源路端电压为 U=IR R=519=95V,通过电源的电流为,通过电解槽的电流为,IA =I- IR =20A,（3）电解槽消耗的电功率,PA =IA U=20 95=1900W,电解槽内热损耗功率,P热 =IA2 r =202 0.5=200W,电解槽转化成化学能的功率,P化 =PA - P热 =1700W,6如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻r=1.0 ；电阻R1=10 ,R2=10 ,R3=30 ,R4=35 ；电容器的电容C=10 F.电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。,解：,由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为,由欧姆定律得, 通过电源的电流,I=E/R=1/3 A,电源的端电压,U=E-Ir=8/3 V,电阻R3两端的电压,通过R4的总电量就是电容器的电量,Q=CU=2.010-5 C,7. 小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流 I 变化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的 a、b、c 所示，则下列判断正确的是 ( ) A.直线 a 表示电源的总功率 B .曲线 b 表示电源的输出功率 C.电源的电动势 E= 3V.内电阻r=1 D .电源