高中物理 第2章 第7节 闭合电路的欧姆定律（第2课时）课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 第七节闭合电路的欧姆定律 第二课时 本节是在学生学习了部分电路的基本规律知识后而编排的 对路端电压与电流的关系图线进行讲授 使学生可以直观地表示出路端电压与电流的关系 对于恒定电路中的动态变化应精讲精练 让学生掌握判断的流程 1 掌握闭合电路的欧姆定律 理解各物理量及公式的物理意义和图象 2 会利用定律分析外电压随外电阻变化的规律及原因 会用公式法 图象法分析路端电压与负载的关系 重点 掌握闭合电路欧姆定律及用定律讨论外电压随外电阻变化的规律及原因 难点 利用闭合电路欧姆定律 对复杂电路中进行动态分析 通过动画的形式 介绍几种电器电路结构 使学生了解通路 断路 短路的具体描述 学会分析简单的电路问题 激发学生的学习兴趣 1 路端电压 外电路两端的电压 也叫外电压 也就是电源正 负极间的电压 2 公式 对纯电阻电路 一 路端电压与负载的关系 1 当外电阻r增大时 根据可知 电流i减小 e和r为定值 内电压ir减小 根据u外 e ir可知路端电压u外增大 2 当外电阻r减小时 根据可知电流i增大 内电压ir增大 根据u外 e ir可知路端电压u外减小 3 路端电压u外与外电阻r之间的关系 2 当外电路短路时 r 0 称为短路电流 u外 0 由于通常的电源内阻很小 短路时会形成很大的电流 这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因 1 当外电路断开时 r i 0 ir 0 u外 e 此为直接测量法测电动势的依据 例1 一电源 电动势为e 内阻为r 当它和一标有 6v3w 的小灯泡构成闭合回路时 小灯泡恰好正常发光 如果该电源与一标有 6v6w 的小灯泡构成一闭合回路 该灯泡 a 正常发光b 比正常发光暗c 比正常发光亮d 因不知电源内阻的大小 故无法确定 b 二 路端电压与电流的关系 1 由u外 e ir可知 u外 i图象是一条斜向下的直线 如图所示 2 纵轴的截距等于电源的电动势e 横轴的截距等于外电路短路时的电流 3 直线斜率的绝对值等于电源的内阻 即 短路 断路 例2 如图所示是某电源的伏安特性曲线 则下列结论正确的是 a 电源的电动势为6 0vb 电源的内阻为12 c 电流为0 2a时 外电阻是28 4 d 电源的短路电流为0 5a ac 5 4 0 5 2 0 4 6 0 5 8 5 6 0 2 i a u v 1 电源的功率p 电源将其他形式的能转化为电能的功率 也称为电源的总功率 计算式为p ie 普遍适用 只适用于外电路为纯电阻的电路 2 电源内阻消耗功率p内 电源内阻的热功率 也称为电源的损耗功率 计算式为p内 i2r 三 闭合电路中的功率和效率 11 3 电源的输出功率p出 外电路上消耗的功率 计算式为p出 iu外 普遍适用 只适用于外电路为纯电阻的电路 4 输出功率随外电阻r的变化关系 电源的输出功率为 由上式可以看出 1 当r r时 电源的输出功率最大 此时电源效率 50 2 当r r时 随着r的增大输出功率越来越小 3 当r r时 随着r的增大输出功率越来越大 4 当p出 pm时 每个输出功率对应两个可能的外电阻r1和r2 且r1r2 r2 5 p出与r关系如图所示 5 闭合电路上功率分配关系为 p p出 p内即ei ui i2r闭合电路上功率分配关系 反映了闭合电路中能量的转化和守恒 即电源提供的电能 一部分消耗在内阻上 其余部分输出给外电路 并在外电路上转化为其他形式的能 能量守恒的表达式为eit uit i2rt 普遍适用 eit i2rt i2rt 只适用于外电路为纯电阻的电路 6 电源的效率 只适用于外电路为纯电阻的电路 由上式可知 外电阻r越大 电源的效率越高 例3 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 电压表读数为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 答案 1 6v1 2 1 9w 根据欧姆定律确定串 并联电路的性质 来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况 四 电路的动态分析 串反并同法 即直接应用 部分电路中r i u的关系 中的两个结论 1 任一电阻r阻值增大 必引起该电阻中电流i的减小和该电阻两端电压u的增大 2 任一电阻r阻值增大 必将引起与之并联的支路中电流i并的增大和与之串联的各电阻电压u串的减小 例4 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 电压表v1示数增大 v2示数增大 电流表a示数减小 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 电源的伏安特性曲线 3 闭合电路中的功率和效率 1 如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的u i图象 则下列说法中正确的是 a 电动势e1 e2 短路电流i1 i2b 电动势e1 e2 内阻r1 r2c 电动势e1 e2 内阻r1 r2d 当两电源的工作电流变量相同时 电源2的路端电压变化较大 ad 22 2 如图为测量某电源电动势和内阻时得到的u i图线 用此电源与三个阻值均为3 的电阻连接成电路 测得路端电压为4 8v 则该电