闭合电路欧姆定律拓展.ppt

一、电源：,2、电源是把其它形式的能转化为电能的装置。,1、什么是电源？它的作用是什么？,把其它形式的能转换成电能的装置。,电源的作用不是产生电荷，而是将其他形式的能转化为电能，在电源的两极产生并维持一个恒定的电势差（电压），从而在电路中形成恒定的电流。,电源的工作过程类似于右下图所示的抽水机的工作过程。,电源是如何形成电流的？怎样理解电源形成电流的过程？,凡是电源都具有把其他形式的能转化为电能的本领，但不同的电源转化电能的本领并不都是一样的。,实验表明：,那么怎样来描述电源转化电能的本领的大小呢？,2、电源电动势的概念?物理意义?,（1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。,（2）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领。,一、闭合电路:,1）内电路：电源内部的电路。 （1）内阻r：内电路的电阻。 （2）内电压U内： 内电路上的电势降落。,2）外电路：电源外部的电路。 （1）外电阻R：外电路的电阻。 （2）路端电压外电压U外：外电路两端的电压。,1、构成：用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。,内电路,外电路,在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。 在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。,2、闭合回路的电流方向,内电路与外电路中的总电流是相同的。,3、电路中的电势变化情况,（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。,（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。,讨论 1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，电流I在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？,E外=I2Rt,2、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？,E内=I2rt,3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功,W=EqEIt,4、以上各能量之间有什么关系？,内电路,外电路,根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。,W=E外+E内,即：EIt=I2Rt+I2rt,、表述：闭合的纯电阻电路中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,、对纯电阻电路,二、闭合电路欧姆定律,说明：,二、闭合电路欧姆定律：,1、 是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.,2、 是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.,3、,外电路两端的电压叫路端电压,、如图电路：,R增大，电流减小，路端电压增大,R减小，电流增大，路端电压减小,路端电压:,三、路端电压跟外电路电阻的关系,结论：端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。,、两个特例：,（2）外电路短路时,（1）外电路断路时,（2）图象的物理意义:,在横轴上的截距表示电源的短路电流.,图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害,（1）图象的函数表达：,、路端电压U 随电流I 变化的图象,在纵轴上的截距表示电源的电动势E,小 结,1闭合电路欧姆定律,2路端电压跟负载的关系：,（1）表述：闭合电路中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,（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大,断路:,短路:,（2）路端电压U随电流I变化的图象,解：根据全电路欧姆定律， 可列出方程组:,例1: 如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.2 A；当S 扳到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.3 A。求电源电动势E 和内电阻r。,消去E ，可得电源的内电阻为,电源的电动势为,讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。,例2：4盏 “220 V，100 W”的灯泡，并联后接在电动势为220 V、内阻为 2 W的电源上。 （1）只打开 1 盏灯时，此灯两端的电压是多少？（2）同时打开4 盏灯时，此灯两端的电压又是多少？,解:（1）根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出灯泡的电阻为,只打开1盏灯时，外电阻R1 = 484 W，电路中的电流为,（2）同时打开4盏灯时， 外电阻为,电灯两端电压为,讨论：从此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，端电压就越小。,电灯两端的电压为,例3:如图是在同一坐标系中画出的a、b、c三个电源 的UI图象，其中a和c的图象平行，则以下判断中正确的是 （ ） A. Ea Eb, ra = rb B. Ea Ec, ra = rc C. Eb = Ec, rb rc D. Eb Ec, rb = rc,B,1. 已知电路中的电源电动势是1.5 V，内电阻是0.1W ，外电路的电阻是1.4W 。求电路中的电流 I 和路端电压U 。,解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为,路端电压为,练 习,解：根据全电路欧姆定律，列方程得,2. 如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电流表和电压表的读数分别是I1 =0.20A，U1=1.98V；改变滑片的位置后，两表的读数分别为 I 2 = 0.40 A， U 2 = 1.96 V。求电源的电动势和内电阻。,解之得:,1、在如图所示的电路中，电源的电动势为1.5V，内阻为0.12，外电路的电阻为1.38，求电路中的电流和路端电压.,课堂训练,I = 1 A,U = 1.38V,3、如图，R0.8当开关S断开时电压表的读数为1.5V；当开关S闭合时电压表的读数为1.2V则该电源的电动势和内电阻分别为多少?,E=1.5V，r =0.2,4、有两节电池，它们的电动势分别为E1和E2，内阻分别为r1和r2。将它们分别连成闭合电路，其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示，可以判定（ ）,AB,A.图像交点所示状态，两电 路的外电阻相等。 B.E1E2,r1r2 C.图像交点所示的状态， 两电路的电阻相等。 D. E1E2,r1r2,AC,闭合电路中的功率和效率,由于闭合电路中内、外电路的电流相等，,所以由,得：,1电源提供的功率 （电源功率）：,2电源的输出功率 （外电路得到的功率）,3电源内阻上的热功率,4、电源的输出功率 : 当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为,电源输出功率随外电阻变化的图线,5、电源的效率:,二、电源的效率,R取什么值时，电源的效率最高？,？,由图线可以看出，电源输出功率小于最大功率时，有两个外电阻值：R1、R2，即,解得,由图可知:同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值之间有何关系呢?,例1:在图示电路中，电池的电动势E=5V，内电阻r=10，固定电阻R=90，R0是可变电阻，在R0由0增加到400的过程中： 、何时电源的输出功率最大？,、何时电源效率最高？,、何时固定电阻R上消耗热功率最大？,、何时R0上消耗热功率最大？,当R0 =0时,当R0 =100 时,当R0 = 时,当R0 =400 时,例1 已知如图，E =6V，r =4, R1=2，R2的变化范围是010。 求： 电源的最大输出功率； R1上消耗的最大功率； R2上消耗的最大功率。, 2.25W； 2W； 1.5W。,2、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表 当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数U1=4V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5V求： (1)电源的电动势E和内阻r。 (2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?,R1，P9W,例3：如图,线段A为某电源UI图线,线段B为某电阻R的UI图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求:,(1)电源的输出功率P出多大?,(2)电源内部损耗的电功率P内是多少?,(3)电源的效率多大?,三、P总 P内 P出随电流变化图像,P=IE-I2r,R=0时，电流最大，P总P内都最大且相等,1、电池甲和乙的电动势分别为E1和E2，内电阻分别为r1和r2若用甲、乙电池分别向某个电阻R供电，则在这个电阻上所消耗的电功率相同若用甲、乙电池分别向某个电阻R供电，则在R上消耗的电功率分别为P1和P2，已知E1 E2，RR，则r1_r2 ， P1_P2。,例4：如图直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线,若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I2A对应的外电阻分别是 A、2W，0.5 B、4W，2 C、2W，1 D、6W，2,某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变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的a、b、c所示。则下列说法中正确的是（ ） A、图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系 B、图中a线最高点对应的功率为最大输出功率 C、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、 C 三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPC D、b、c线的交点M与a、b线的交点N 的横坐标之比为1:2，纵坐标之比为1:4,CD,（上海05高考）,2、右图中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为当电池组的输出功率为120W时，电池组的输出电压是V,5,30,课堂训练,五、电路的动态分析问题,闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。 讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。 思路:,3、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?,V1示数增大 V2示数增大 A示数减小,七、电路故障分析,电路故障的原因,1 、断路的特点,电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差,造成的结果,电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大,2 、短路的特点,被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过,电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大,造