物理：《闭合电路的欧姆定理》课件(鲁科版选修3-1).ppt

闭合电路的欧姆定律,导体中产生恒定电流的条件：,闭合电路,导体两端存在恒定电压,部分电路,不接用电器时，电源两极间电压的大小是由电源本身的性质 决定的。为了表征这种特性，物理学中引入电动势概念。,电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。,电动势符号 E 电动势单位 伏特（V）,思考：当开关打开时，伏特表读数与电源电动势有什么关 系？当开关闭合时，两者还相等吗？,外电路：电源外部的电路,外电阻：外电路上的电阻 R,外电压：外电阻两端的电压，,内电路：电源内部的电路,内电阻：电源内部的电阻 r,内电压： 内电阻两端的电压 U内,又叫路端电压 U外,内电路,r,R,电源,实验结论： U外+ U内=定值,电动势： E = U外+ U内 单位:伏特 （V）,如何探究电动势与内、外电压的关系呢？,方案一:实验法,U外= IR,U内= I r,E = U外 + U内,电动势和内、外电压的关系,对纯电阻电路,E = I R + I r,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,r,R,方案二:理论推导 见课本74页,1、电动势：由电源本身的性质决定的。,单位: 伏特 （V）,【2】闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和反比,2、闭合电路的欧姆定律：,当电源没有接入电路时 E = U外,（适用条件：外电路为纯电阻）,【1】 E = U外+ U内,（适用：一切用电器电路）,例题： 如图所示电路，电源电动势为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。,解：由题意知，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.12 . 由闭合电路欧姆定律得：,路端电压为 U = IR=11.38 V =1.38 V,路端电压U随外电阻R变化的讨论,当R外增大时， U外也随之增大,当外电路断开时, R外=, U外=E,当外电路短路时, R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情况下不允许外电路短路。,讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小,路端电压随电流变化的U-I图像,图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E. 图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短=E/r. 图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=U/I. 【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立,U = E I r 知: U是I 的一次函数,电源的三个功率以及关系,电源的输出功率随外电阻变化的讨论,电源的总功率P总=IE,内耗功率：P内=I2r,输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外,当外电阻为纯电阻电路时,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?,例题：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。,思考与研究,对于一般的电源,我们很难对它进行拆装,那么我们该怎么来测量电源的电动势和内阻呢?要用到哪些仪器?步骤如何?,例、在所示的电路中，R1=14.0，R2=9.0， 当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电流的电动势和内电阻。,如果没有电流表，只有电压表，如何设计实验测量电源的内阻和电动势,一种测量电源电动势和内电阻的方法,例题：如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特 性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特 性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只 定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定 值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为 该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中， 输出功率最大时是_W。,解：由图象可知蓄电池的 电动势为20V。,由斜率关系知外电阻阻值 为6。,用3只这种电阻并联作为外 电阻，外电阻等于2，因 此输出功率最大为50W。,闭合电路中变量分析,(1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电流、电压、电功率等都随外电阻的改变而改变,(2)I、U、P公式： 电流I=E/(R外+r). 内电压U内Ir=Er/(R外+r). 外电压U外I R外E-Ir. 总功率P总IE.,例题：如图所示，电源电动势为E，内电阻为r 当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现 电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2， 下列说法中正确的是（ ） A、小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮 C、U1U2,解：滑动变阻器的触片P从右 端滑到左端，总电阻减小，总 电流增大，路端电压减小。,与电阻串联的灯泡L1、 L2电流增大，变亮，与电阻并 联的灯泡L3电压降低，变暗。,U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小， 所以U1的变化量大于 U2的变化量，,B、D,闭合电路的U-I图象,1）右图中a为闭合电路的U-I图象 b为部分电路(外电阻)的U-I图象,2）两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时的路端电压