部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用-1.ppt_第1页
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文档简介

第二讲 部分电路欧姆定律 闭合电路欧姆定律及其应用,一、部分电路欧姆定律,(1)内容:,注意: 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:,导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比,(3)电阻的伏安特性曲线,三、闭合电路的欧姆定律, 内容:, 闭合电路欧姆定律的表达形式:, E=U外+U内, (I、R间关系), U外 =E-Ir (U外 、I 间关系),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,(3)讨论:,U外=E-Ir,(E、r 是常量,R、I、U外、U内 是变量),a.当外电阻R减小时,则I ;,E=U外+U内,增大,增大,减小,内电压U内 ;,外电压(路端电压)U外,b.当外电路短路即外电阻为零时,,U外=E-Ir,(E、r 是常量,R、I、U外是变量),E=U外+U内,(3)讨论:,U外=E-Ir,(E、r 是常量,R、I、U外是变量),E=U外+U内,(3)讨论:,c.当外电路断开时,,U外 = E 这就是说,开路时的外电压(路端电压)等于电源的电动势.,E r,R,I,U外,S,练习1:如图所示,电源的电动势为E,内电阻为r,外电路接有定值电阻R1和滑动变阻器R,合上开关K,当滑动变阻器的滑动头P从R的最左端移到最右端的过程中 ( ) A电压表读数一定变大 B电压表读数一定变小 CR1消耗的功率一定变小 DR消耗的功率一定变小,A C,四、 电源的功率,(2)电源的输出功率,(3)电源内部消耗的功率,(1)电源的总功率,五、关于电源的输出功率的讨论,解:,由闭合电路欧姆定律得:,联立 式解得:,当R=r时取等号,输出功率有最大值,(1)条件:R=r (2),2、如图,已知电源E、r、外电阻的最大电阻Rm ,若Rm 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Rm时 (2),3、如图,已知E、r、R0,外电路的总电阻的最大值大于r,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),R0,5、如图,已知E、r、R0、滑动变阻器的最大电阻Rm ,求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm。,R,(1)若滑动变阻器的最大电阻Rm 大于电源的内阻r和定值电阻R0之和,则当R =r+R0时滑动变阻器消耗的功率有最大值,(2)若滑动变阻器的最大电阻Rm 小于电源的内阻r和定值电阻R0之和,则当滑动变阻器的电阻为最大值Rm时滑动变阻器消耗的功率有最大值,练习2: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,练习3: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,3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,4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,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 .电源的最大输出功率Pmax= 9W,A C,解见下页,解:,电源的总功率PE =IEI,所以直线 a 表示电源的总功率,电源内部的发热功率Pr =I2rI2,所以曲线 b 表示电源内部的发热功率,输出功率,由直线 a ,E=P/I=9/3=3V,由曲线 b, r=Pr /I2 =9 / 32 =1 ,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)。,串联电路的特征:

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