高三物理闭合电路欧姆定律复习.ppt

第二节 闭合电路欧姆定律 1、闭合电路: 1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路 。 外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路. 内电路:电源内部是内电路. 闭合电路 部分电路 rE R K 内电路 外电路 2、闭合回路的电流方向 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。 b d a c ab ab c d 4 一、电动势 二、闭合电路的欧姆定律的内容 1、闭合电路的欧姆定律的内容 例1 例2. 练习 2. 讨论：路端电压 3. 电源的功率和效率 例4 4. 闭合电路的U-I 图象。例3 三. 变化电路的讨论 总结规律 例 例 例 四. 含有电动机的电路 例 例 练习 五.含有电容器的电路 例 练习 闭合电路欧姆定律 一、电动势 表征电源把其它形式的能转换成电能的本领 电数值上等于电源没有接入电路时两极间的 电压 2、电动势E 1、电源：把其它形式的能转换成电能的装置 在闭合电路中： 外 内 R E r I 2、 闭合电路欧姆定律的表达形式有： E=U外+U内 U=E-Ir（U、I 间关系） （U、R间关系） 二、闭合电路的欧姆定律的内容 1、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 3、路端电压： r RI，U外、U内，当R时，I=0、U外=E、 U内=0（也称为断路时） RI，U外、U内，当R=0时，I=E/r（短路 电流强度）U外=0、U内=E 讨论： 从上式可以看出： 返回 例1: 在图中，R114，R29当开关S切换到 位置1时，电流表的示数为I10.2A；当开关S扳到位 置2时，电流表的示数为I20.3A求电源的电动势 E和内阻r 解: 根据闭合电路欧姆定律可列出方程： EI1R1I1r， EI2R2I2r 消去E，解出r，得 代入数值，得 r1 将r值代入EI1R1I1r中，可得 E3V 例2. 在图中，电源内阻不能忽略,R15，R24 当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I12A；当 开关S扳到位置2时，电流表的示数可能为下列情况 中的 ( ) A. 2.5A B. 1.8A C. 2.2A D. 3.0A 解: 根据闭合电路欧姆定律可列出方程： EI1R1I1r， EI2R2I2r r=(I 2R 2 I 1R1) / (I 1-I2) =(4 I 2 - 10) /(2-I2)0 2A 0 1.6V U2 2V 选B B 返回 4.电源的功率和效率 O R P出 Pm r 电源的输出功率， 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， 而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为 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 电源的效率： （最后一个等号只适用于纯电阻电路）返回 5.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； u O I Im i E U M（I，U） b a N 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）。 例3:如图所示直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻的 U-I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输 出功率和电源的效率分别是: （ ） A. 4W, 33% B. 2W, 33.3% C. 2W, 67% D. 4W, 67% I/A U/V 0 2 4 6 B A 3 2 1 0 解:由图线可知R =1 , E=3V r=0.5 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率, P出=4W P总=EI=6W = P出 / P总=4/6=67% D 例4 在图示电路中,电池的电动势E=5V,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,求: 1.可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率 2.电池的内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和 E=5V r=10 R=90 R0 解:1.将R看作内电阻的一部分,则 r1=r+R=100 ,当R0 =100 时, 可变电阻的消耗热功率最大为 P=E2/4r1=25/400=1/16 w 2. R上消耗的热功率最小,则 电流最小,总电阻最大, R0=400 , P=E/(R0+R+r)2 (R+r)=0.01w 变化电路的讨论 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。 以右图电路为例： R1 R2 R3 R4 E r 设R1增大，总电阻一定增大； 由I 一定减小； 由U=E-Ir，U一定增大； 因此U4、I4一定增大； 由I3= I-I4， I3、U3一定减小； 由U2=U-U3，U2、I2一定增大； 由I1=I3 -I2，I1一定减小。 例5. 在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头 向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为 B AA灯和B灯都变亮 BA灯、B灯都变暗 CA灯变亮，B灯变暗 DA灯变暗，B灯变亮 R R1 解: R减小, R总减小,I 增大, U 减小, P A=U 2/RA减小, A灯变暗 IA=U/RA减小, I 1=I- IA增大, U 1=I 1R1增大, UB=U-U1减小, P B=UB 2/RB减小, B灯变暗. 例6. 如图所示电路，当滑线变阻器的滑动触头向b端 移动时（ ） (A)电压表的读数增大，电流表的读数减小 (B)电压表和电流表的读数减小 (C)电压表和电流表的读数增大 (D)电压表的读数减小，电流表的读数增大 A 例7: 如图4所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移 动时，两电表的示数变化情况为 A电流表示数减小，电压表示数增大 B电流表示数增大，电压表示数减小 C两表示数均增大 D两表示数均减小 B 总结规律如下： 总电路上R增大时总电流I 减小，路端电压U 增大； 变化电阻本身的电阻、电流、电压和总电路 的电阻、电流、电压变化规律相同； 和变化电阻有串联关系的，看电流。（即总 电流 减 小时，该电阻的电流、电压都减小） 和变化电阻有并联关系的，看电压。（即路端 电压增大时，该电阻的电流、电压都 增大） 含有电动机的电路 例1. 某一用直流电动机提升重物的装置,如 上右图所示.重物的质量m=50千克,电源的电动 势=110伏特,不计电源内阻及各处的摩擦.当电 动机以v=0.90米/秒的恒定速度向上提升重物时, 电路中的电流强度I=5A，由此可见电动机线圈 的电阻等于多少？ 解：由能量守恒定律 P电=P机+PR I=mgv+I 2R 5110=5000.90+25R R=4 例2、如图所示，电阻R18，电动机绕组电阻R02 ，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当 电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动 势为6V.求：电键闭合时，电动机输出的机械功率. E r D R1=8 K 解：K断开时， 电源内阻 r = EI1R12 K闭合时，路端电压 R1中的电流 I 1 =UR10.5A 总电流 I总= ( E - U ) r1A 通过电动机的电流 ID0.5A 电动机消耗的总功率PD0.54=2W 电动机的热功率P热0.522=0.5W 电动机的机械功率P机1.5W 练习、如图示，电阻R1=20 ，电动机的绕组R210 。当电键打开时，电流表的示数是05A，当电键 合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电 流表的示数I 和电路消耗的电功率应是 ( ) (A)I15A (B)I15A (C)P15W (D)P15W D R1 A U B D 练习. 一台电动机，额定电压是100V，电阻是1， 正常工作时，通过的电流为5A， 则电动机因发热损失的功率为 （ ） 电动机的输出功率为 （ ） （A）500W （B）25W （C）200W （D）475W B D 含有电容器的电路 例1、如图示：E=10V，内阻不计，C1=C2=30F， R1=4，R2=6，先闭合开关S，待电路稳定后，再将 开关断开，则断开S后流过R1的电量为多少？ R1R2 E C1 C2S 解：闭合S后，I=1A， UR1=4V UR2=6V UC1=6V UC2=0V Q1= C1UC1 = 1.810-4 C 断开S后，两电容器的电压均升高为10V， R1R2 E C1 C2 带电量Q1= Q2= 310-4 C 流过R1的电量为 Q = Q1+ Q1- Q1 = 4.2