2019_2020版高中物理第二章7闭合电路的欧姆定律课件新人教版.pptx

7 闭合电路的欧姆定律,学习目标,1.会推导闭合电路欧姆定律及其公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和.2.理解路端电压与负载的关系,并能用来分析、计算有关问题.3.掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点.知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.4.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题.5.理解闭合电路的功率表达式,知道闭合电路中能量的转化.,课前预习,课堂探究,随堂演练,课前预习 掌握新知,知识梳理,一、闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路的组成,外电路,电源,正极,负极,降低,内部,负极,正极,升高,2.闭合电路中的能量转化(以纯电阻电路为例) 如图所示,电路中电流为I. (1)电流通过内、外电路在时间t内消耗电能而产生的热分别为Q外= , Q内= .,(2)在电源内,非静电力做功将其他形式的能转化为电能,则W= =EIt. (3)根据能量守恒定律,则有EIt=I2Rt+I2rt,整理得E=IR+Ir,其中 表示外电路上总的电势降落, 表示内电路的电势降落.这就是说,电源的电动势等于内外电路 之和.,I2Rt,I2rt,Eq,IR,Ir,电势降落,二、路端电压与负载的关系 1.负载 电路中消耗 的元件称为负载,负载变化时电路中的 会变化, 也随之变化.,电动势,3.闭合电路欧姆定律,电阻,电能,电流,路端电压,(2)公式:U= . (3)路端电压与R之间的关系(纯电阻电路) 当R增大时,电流I ,内电压Ir ,路端电压U ;当外电路 ,I=0,此时U= .,2.路端电压与负载的关系 (1)路端电压: 两端的电压,也叫外电压,也就是电源正、负极间的电压.,外电路,E-Ir,减小,减小,增大,断开,E,增大,增大,减小,短路,科学思维,1.思考判断,(2)电流通过内电路时不消耗电能.( ) (3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.( ) (4)闭合电路中内电压增大时路端电压也增大.( ) (5)电源短路时,内电压小于电源电动势.( ) (6)EI表示电源的功率,路端电压增大时,电源的功率一定变大.( ),2.思维探究 (1)我们用电压表直接连接电路中电源的两端,电压表的读数小于电源电动势,为什么?,答案:因为电源也有内阻,电流通过内电阻产生电势降落.用电压表和电源正、负极相连时,电压表读数是路端电压,小于电源电动势. (2)手电筒中的电池用久了,虽然电动势没减小多少,但小灯泡却不怎么亮了,为什么? 答案:电池用久了,电动势并没明显减小,但内阻却明显变大,因而使电路中的电流很小,导致灯泡很暗.,要点一 闭合电路的欧姆定律的理解和应用,课堂探究 突破要点,探究导学 如图所示的闭合电路中,A为电源的正极,B为电源的负极,电路中的电流为I. (1)说明内电路、外电路的构成. (2)在时间t内,内、外电路消耗的电能如何计算? (3)内外电路产生的热是如何转化来的?,答案:(1)A,B间电源内部的电路为内电路,A,B间电源外部的电路为外电路. (2)W内=I2rt,W外=I2Rt. (3)由电源提供的能量转化而来.,要点归纳 闭合电路的主要关系式,例1 (2019山东聊城期末)如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V,8 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为 1 A,这时电阻R两端的电压为5 V.求:,(1)电阻R的值;,答案:(1)5 ,(2)电源的电动势和内阻.,答案:(2)6 V 1 ,学霸笔记,闭合电路问题的求解方法 (1)分析电路特点:认清各元件之间的串、并联关系,电路中有电表时特别要注意电压表测量哪一部分的电压,电流表测量哪个用电器的电流.有时还需要将电路改画,使之变为明晰的串、并电路.,(2)求干路中的电流:若各电阻阻值和电动势都已知,可用闭合电路的欧姆定律直接求出;也可以利用各支路的电流之和来求.,(教师备用) 例1-1:(2018黑龙江大庆期中)如图所示,已知R3=3 ,闭合开关后,理想电压表读数为3 V,理想电流表读数为2 A,某时刻由于电路中R3发生断路,电流表的读数为2.5 A,电压表示数为 5 V,求:,答案:(1)2 1 ,(1)R1,R2阻值各是多少?,答案:(2)10 V 2 ,(2)电源电动势E和内电阻r各是多少?,针对训练1 (2019福建龙岩期末)在图示的电路中,R1=9 ,R2=5 ,当a,b两点间接理想的电流表时,其读数为0.5 A;当a,b两点间接理想的电压表时,其读数为1.8 V.求电源的电动势和内电阻.,答案:3 V 1 ,要点二 电源U-I图象的理解和应用,探究导学 电池已成为人类生活的亲密伙伴,生活中处处需要电池,新旧电池的主要不同是内阻不同,由闭合电路的欧姆定律可知,电路中电流变大时两极间的电压减小. (1)电源的U-I图象有何特点,能否由U-I图象来确定电源的电动势和内阻? (2)新旧电池反映在电源的U-I图象的区别是什么?,答案:(1)由E=U+Ir得U=E-Ir,说明U-I图线是一条直线,直线的斜率为负值.图线在纵轴上的截距即为电源电动势,图线的斜率大小表示电源内阻. (2)旧电池内阻变大,表现在U-I图象上图线斜率的绝对值大.,要点归纳 路端电压U随电流I变化的图象(U-I关系图象) (1)函数表达式:U=E-Ir.,(2)图象特点:位于第一象限,与横、纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示. 三个特征量:与纵轴交点表示电动势,与横轴交点表示短路电流,直线斜率的大小表示电源的内阻.,例2 (2019湖北宜昌期末)(多选)如图所示为两个不同电源在同一坐标系中的U-I图象,则下列说法中正确的是( ) A.电动势E1E2,内阻r1r2 C.电动势E1=E2,短路电流I1I2 D.当两电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大,思维导图:,CD,解析:U-I图象中与U轴的交点表示电源的电动势,电动势E1=E2;UI图象与I轴的交点表示短路电流,故短路电流I1I2,斜率绝对值表示内阻,内阻r1r2,故A,B错误,C正确;根据U=E-Ir可知,U=-rI,内阻r1r2,故当电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大,故D 正确.,学霸笔记,(1)导体的U-I图象与电源的U-I图象比较,(2)当电源的U-I图线的坐标原点不是(0,0)时,图线与横轴的交点坐标不再表示短路电流,其他不变. (3)在同一U-I坐标系中,导体、电源两图线的交点表示该导体与电源组成闭合电路时电路的工作状态,对应坐标值表示导体中的电流和两端的电压.,(教师备用) 例2-1:(多选)在如图所示的图象中,直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象,直线为某一电阻R的电压与电流的关系图象.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路.由图象可知( ) A.电源的电动势为3 V,内阻为0.5 B.电阻R的阻值为0.5 C.电源的路端电压为2 V D.通过R的电流为6 A,AC,解析:由直线可知,电源电动势E=3 V,电阻r=0.5 ,选项A正确;由直线可得R=1 ,选项B错误;两图线的交点表示电源和电阻R连接成闭合电路时电源的路端电压和电流,即U=2 V,I=2 A,所以选项C正确,D错误.,针对训练2 (2019四川成都校级月考)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( ) A.电源的电动势为6.0 V B.电源的内阻为12 C.电源的短路电流为0.5 A D.电流为0.3 A时的外电阻是20 ,A,要点三 路端电压、输出功率与负载的关系,探究导学 傍晚是每一天用电的高峰时段,万家灯火,但灯光较暗,而夜深人静的时候,你若打开电灯,灯光又特别亮;又如在家用电器使用中,打开大功率的空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯又马上亮起来. (1)出现上述现象的原因是什么呢? (2)什么是负载?,答案:(1)电路中的用电器大多是并联的,用电器越多,电路中的电阻越小,线路上电流越大,线路上的电势降落越大,用电器两端电压就越小,因而灯光发暗. (2)电路中消耗电能的元件称为负载.,要点归纳 1.路端电压与负载的关系 (1),(2),(3)结论 电源的路端电压随电阻R的变化而变化,R增大,U也增大.,电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压. 由于电源内阻很小,所以短路时会形成很大的电流,为保护电源,绝对不能把电源两极直接相连接.,例3 (2019内蒙古赤峰二中月考)(多选)如图(甲)所示,电源电动势E=6 V,闭合开关,将滑动变阻器的滑片P从A端滑至B端的过程中,得到电路中的一些物理量的变化如图(乙)、(丙)、(丁)所示.其中图(乙)为输出功率与路端电压的关系曲线,图(丙)为路端电压与总电流的关系曲线,图(丁)为电源效率与外电路电阻的关系曲线,不考虑电表、导线对电路的影响.则下列关于图中a,b,c,d点的坐标值正确的是( ) A.a(4 V,4.5 W) B.b(4.8 V,2.88 W) C.c(0.6 A,4.5 V) D.d(8 ,80%),BD,审题指导:,学霸笔记,分析路端电压电功率、效率等问题的一般思路 (1)明确电路结构,即电路各元件的连接方式;,(2)明确局部电阻的变化和外电路总电阻R总的变化;,(4)运用U内=I总r判断U内的变化; (5)运用U外=E-U内判断U外的变化; (6)由P出-R图象判断R在不同区间变化时输出功率的变化情况. (7)由电源效率的表达式判断R在不同区间变化时电源的效率变化及 大小.,(教师备用) 例3-1:如图所示电路中,当变阻器R3的滑片P向b端移动时,下列判断中正确的是( ) 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,B,解析:当滑片向b端滑动时,滑动变阻器接入电阻减小,则电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得,电路中总电流增大,则内电压增大,路端电压减小,故电压表示数减小,将R1等效为内阻,则可知并联部分电压一定减小,流过R2的电流减小,因总电流增大,故电流表示数增大,选项B正确,A,C,D错误.,针对训练3 (2019四川自贡月考)各元件的连接电路如图(甲)所示,图(乙)中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象,滑动变阻器的最大阻值为 15 ,定值电阻R0=3 .,(1)当R为何值时,R0消耗的功率最大?最大值为多少?,答案:(1)0 10.9 W,(2)当R为何值时,电源的输出功率最大?最大值为多少?,答案:(2)4.5 13.3 W,要点四 用电压表分析电路的故障,探究导学 现在装修新房,第一步就是改电路,把不符合自己要求的电路进行整改,工人师傅改完电路后,查看线路改的是否正确,最简单的方法就是用灯泡检测,当电路出现故障的时候,电路中的灯泡不亮. (1)两种基本的电路故障是什么? (2)我们还可以用什么方法分析电路故障?,答案:(1)短路和断路. (2)用电压表或电流表分析电路故障.,要点归纳 用电压表判断电路短路或断路故障的原理 (1)电压表有示数的原因 电压表两接线柱间含电源部分的电路为通路,同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时,电压表有示数.,(2)电压表无示数的原因 电压表两接线柱间含电源部分的电路为断(开)路. 电压表两接线柱间含电源部分虽然为通路,但与电压表并联的部分电路出现了短路现象.,例4 (2019福建厦门校级期中)在电学实验中,常用电压表来检测电路故障.某同学连接了如图所示的电路,闭合开关S后,发现灯不亮,为检查电路故障,他用电压表进行测量,结果是Uae=3 V,Uab=0,Ubd=0,Ude=3 V,已知电路中只存在一处故障,则此电路的故障是( ) A.开关S接触不良 B.小灯泡灯丝断了 C.d,e间出现断路 D.e,f间出现断路,C,解析:开关S闭合后,灯泡不亮,由题意可知,Uab=0,说明开关完好;Ubd=0,说明灯泡完好或被短路;Ude=Uae=3 V,说明灯泡不可能短路,故障只能发生在d,e间断路,Ude,Uae均为断路时电源正、负极间电压.故C正确,A,B, D错误.,学霸笔记,用电压表判断电路短路、断路的一般规律 (1)短路故障的判断:将电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联.当电压表示数为零时,该并联电路某部分被短路;当电压表示数不为零时,该并联电路没有被短路.,(2)断路故障的判断:将电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表有示数,则该并联电路某部分出现断路.,(教师备用) 例4-1:(2019安徽芜湖期末)如图所示,电源电压为4.5 V,甲、乙灯泡规格相同,当闭合开关S后,两灯都不亮,经检查各处接触良好,现进一步用电压表去进行检测,下列说法正确的是( ) A.若UAB=0,UBC=4.5 V,说明乙灯的灯丝断了 B.若UAB=4.5 V,UBC=0,说明乙灯的灯丝断了 C.若UAB=0,UAC=4.5 V,说明甲灯的灯丝断了 D.若UBC=0,UAC=4.5 V,说明乙灯的灯丝断了,A,解析:若UAB=0,UBC=4.5 V,说明A,B之间无断路,B,C间电压等于电源电压,即B,C间断路,因此电路故障为乙灯的灯丝断了,选项A正确;同理,若UAB=4.5 V,UBC=0,说明甲灯的灯丝断了,选项B错误;若UAC= 4.5 V,说明A,C间出现断路,UAB=0,则甲灯泡没有断路,因此乙灯的灯丝断了,选项C错误;同理,若UAC=4.5 V,UBC=0,说明甲灯的灯丝断了,选项D错误.,针对训练4 (2019广东湛江校级期末)如图所示电路,闭合开关S,两个灯泡都不亮,电流表指针几乎不动,而电压表指针有明显偏转,该电路的故障可能是( ) A.灯L2的灯丝断或灯座未接通 B.电流表坏了或未接好 C.从点a经过灯L1到点b的电路中有断路 D.电流表和灯L1,L2都坏了,C,解析:L2的灯丝断或灯座未接通,电路中无电流,电压表无示数,故A错误;若电流表坏了或未接好,电路中没有电流,电压表就无示数,故B错误;由于电压表指针有明显偏转,说明电流表和L2完好,而电流表指针几乎不动,则电压表示数应与电源电动势几乎相等,说明从点a经过灯L1到点b的电路中有断路,故C正确;电流表和灯L1,L2都坏了,电压表应无示数,故D错误.,随堂演练 检测效果,1.(2019海南海口月考)某电路当外电路断开时,与电源两极并联的理想电压表示数为3