优化课堂》课件：物理粤教版选修3-1第二章第三节研究闭合电路.ppt

第三节 研究闭合电路,1闭合电路：由内电路和外电路组成 (1)内电路：电源_的电路，其电阻称为_， 内 电 阻 所 降 落 的 电 压 称 为 _ 在内电路里电流从 _极流向_极 (2) 外 电 路 ： 电 源 _ 的 电 路 ， 其 两 端 电 压 称 为 _在外电路中电流方向为从_极流向_极 (3)内、外电压的关系：_.,内部,内电阻,内电压,负,正,外部,路端电压,正,负,内、外电压之和等于电源电动势,2闭合电路的欧姆定律,(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成_，,跟内、外电路的电阻之和成_,(2)公式：_.,(3)适用条件：外电路为_电路,(4)常用的变形公式：E_；E_.,正比,反比,纯电阻,U外U内,U外Ir,3关于闭合电路，以下说法正确的是( ),D,A电流总是从电势高的地方流向电势低的地方 B闭合电路中，路端电压越大，内电压也越大 C闭合电路中，电源的电动势等于外电路的路端电压 D当外电路断开时，路端电压的大小等于电动势,4电动势为 3 V 的电池，输出电流为 3 A，由此可知( ) A内、外电阻相差 1 B内、外电阻之和为 1 C外电阻为 1 D内电阻为 1 ,B,知识点 1 闭合电路欧姆定律的理解与应用,1闭合电路欧姆定律的公式：I_.在闭合电路中 同一个电源的_和_一般是不变的，但电源产生 的_则会随外电路电阻的变化而变化；外电路电阻变大， 电源产生的电流会_，外电路电阻变小，电源产生的电 流会_,电动势,内阻,电流,减小,增大,2如图 231 所示的电路，当开关 S 断开时，理想电压 表的读数为 3.0 V；当开关 S 闭合且变阻器电阻调到 4 时，电 压表的读数为 2.4 V 则电源的电动势 E _，内阻 r ,_.,图 231,答案：3 V 1 ,1闭合电路欧姆定律：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：I,E Rr,.其中 R 为外电路的等效电阻，r 为内,电阻，E 为电源的电动势E 表征电源把其他形式的能转化为 电能本领的物理量，数值上等于不接用电器时电源两极间的电 压E、r 大小由电源确定,3变形式：EU 外U 内，EU 外Ir. 4公式的适用范围,(1)I,E Rr,只适用于外电路为纯电阻的闭合回路,(2)EU 外U 内与 EU 外Ir 适用于任何闭合电路,【例 1】下列关于电源的说法，正确的是( ),A电源向外提供的电能越多，表示电动势越大 B电动势就是电源两端的电压 C电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动 势就越大 D电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本 领越大,解析：电源向外提供的电能除与电动势有关之外，还与输 出的电流、通电时间有关，故 A 错误；只有当外电路断路时， 电动势才等于电源两端的电压，故 B 错误；电源的电动势由电 源自身的性质决定，与有无外电路无关，故选项 C 错误；电动 势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量，故选项 D 正确 答案：D,题外拓展：(1)电动势和电压在数值上有时相等，但两者是 不同的概念(2)当电路开路时，可以直接用电压表粗略地测出 电源的电动势,【触类旁通】,1关于闭合电路与电动势，下列说法正确的是( ),A电源短路时，闭合电路电流为无限大 B电源短路时，电源内电压等于电源电动势 C电动势 E 的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故 三者本质上一样 D把电压表直接和电源连接时，电压表的示数总是等于 电源电动势,数值上才等于电源的电动势，D错电源短路时电流为 ，A错,解析：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本 领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势差，电动势与 电压有着本质的区别，C 错当电源开路时，两极间的电压在,E,r,答案：B,【例 2】如图 232 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,图 232,【触类旁通】 2某电池当外电路断开时的路端电压为 3 V，接上 8 的 负载电阻后其路端电压变为为 2.4 V，则可以判定该电池的电动,势 E 和内电阻 r 为( ),AE2.4 V，r1 CE2.4 V，r2 ,BE3.0 V，r2 DE3.0 V，r1 ,解析：当电路断开时的路端电压等于电源电动势大小，即 E3 V再由题意知，当 R8 时，U 外2.4 V，即回路电流,为 I,2.4 8,A0.3 AEU 内U 外U 外Ir，解得 r2 .,B,知识点 2 路端电压的变化规律 1闭合电路中外电路两端的电压叫_或_；,根据 UEIrE,Er Rr,可知：当外电阻 R 增大时，U_；,当外电阻 R 减小时，U_.,外电压,路端电压,增大,减小,2“当外电路是纯电阻时，根据外电压 UIR(R 为外电路 的等效电阻)得出电流 I 越大，外电压 U 也越大；根据 UE Ir 得出电流 I 越大，外电压 U 越小”为什么得出的结论不同？ 究竟应如何理解外电压 U 与电流 I 的关系？,答案：当外电路是纯电阻时，外电压 UIR，但当 R 变化 时，I 也变化，且 R 增大，I 减小，所以不能用 UIR 来判断 U 的变化，而应根据 UIREIr 来分析，即 R 增大，I 减小， U 增大,【例 3】(双选)如图 234 所示的是两个闭合电路中两个,电源的 UI 图象，下列说法正确的是( ),A电动势 E1E2，内阻 r1r2 B电动势 E1E2，内阻 r1r2 C电动势 E1E2，发生短路时的电流,I1I2,D当两电源的工作电流变化相同时，电源 1 的路端电压 变化较大,图 234,答案：AC,【触类旁通】,3对闭合电路的说法中，错误的是( ),A电源短路时，路端电压等于电动势 B电源短路时，路端电压为零 C电源断路时，路端电压最大 D外电路的电阻增大时，路端电压也增大,A,【例 4】(双选)如图 236 所示，R1 为定值电阻，R2 为可 变电阻，E 为电源电动势，r 为电源内阻，下列说法正确的是,( ),A当 R2R1r 时，R2 上获得最大功率 B当 R2R1r 时，R1 上获得最大功率 C当 R20 时，R1 上获得最大功率,D当 R20 时，电源的输出功率最大,图 236,解析：求 R2 的电功率时，可将 R1 视为电源内阻的一部分， 如图 237 所示R2 的电功率是等效电源的输出功率，当 R2 R1r 时，R2 获得的电功率最大，A 正确而 R1 的电功率,P1 I2R1，且,I,E R1R2r,，可知，R20 时，R1 获得的电功率,最大，故 B 错误，C 正确在讨论电源的输出功率时，(R1R2) 为外电阻，内电阻 r 恒定，由于题目中没有 给出 R1 和 r 的具体数值，所以当 R20 时， 电源的输出功率并不一定最大，D 错误,答案：AC,图 237,【触类旁通】 4如图 238 所示的闭合电路，电源内阻不为零，闭合,开关调节滑动变阻器的阻值，以下分析正确的是( ),A滑动变阻器的阻值越大，电源的输出功率越大 B滑动变阻器的阻值越大，电源的总功率越大 C滑动变阻器的阻值越小，电源的输出 功率越大 D滑动变阻器的阻值越小，电源内阻消,耗的功率也越大,图 238,解析：当滑动变阻器的阻值 R 与内阻 r 相等时，输出功率 最大，AC 错；滑动变阻器的阻值越大，I 越小，电源的总功率 P 总EI 越小，B 错由 P 内I2r 知，P 内随 I 增大而增大，D 对,答案：D,判断总电流的变化,2闭合电路的动态问题分析 (1)闭合电路的动态分析步骤 认识电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或 电压表的测量对象 由局部电阻变化判断总电阻的变化,由 I,E Rr,据 UEIr 判断路端电压的变化 由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压 及电流的变化,姆定律I 分析讨论变化电阻R上的电压或电流变化时，不,能用I 进行分析，这时应根据总电压和部分电压的关系或干,(2)闭合电路的动态分析方法,任一电阻增大(减小)，则电路的总电阻增大(减小) 任一电阻增大(减小)，则该电阻两端的电压一定会增大,(减小)，而通过该电阻的电流会减小(增大),讨论定值电阻上的电压或电流变化时，可用部分电路欧,U,R,U,R,路电流与各支路电流的关系进行判断,【例 5】在如图 239 所示电路中，当变阻器 R3 的滑片,P 向 b 端移动时( ),A电压表示数变大，电流表示数变小 B电压表示数变小，电流表示数变大 C电压表示数变大，电流表示数变大 D电压表示数变小，电流表示数变小 图 239,解析：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 U2(U外U1)减小，通过 R2 的电流 I2,U2 R2,减小，通,答案：B 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,过 R3 的电流 I3(II2)增大，故电流表示数增大，故 B 正确,【触类旁通】 5如图 231