高中物理 第4章第1节 闭合电路欧姆定律课件 鲁科版选修31.ppt

第1节闭合电路欧姆定律 温故知新 在初中我们学过部分电路欧姆定律 根据部分电路欧姆定律请同学们做下面两个题目 1 下面关于欧姆定律的说法中 正确的是 a 欧姆定律普遍适用于各种导体的导电情况b 导体中的电流强度与导体两端的电压有关 也与导体的电阻有关c 对某一导体来说 导体中的电流强度与其两端的电压成正比d 在相同电压的条件下 不同导体中的电流强度跟导体的电阻成反比答案 bcd 精彩回眸 答案 2a 一 电源电动势及内电阻1 电源 通过 做功把其它形式的能转化为电能的装置 2 电动势 在电源内部非静电力把1c 由 移到 所做的功 即3 内电阻 电源内部导体的电阻 新知梳理 非静电力 正电荷 负极 正极 二 闭合电路的欧姆定律1 内 外电路 1 概念 内电路是电源内部电路 外电路是电源外部电路 2 特点 外电路中电流由电源 流向 沿电流方向电势 内电路中电流由电源 流向 沿电流方向电势 2 闭合电路的能量转化非静电力做功等于内 外电路电能转化为其他形式能的总和 即 eit 正极 负极 负极 降低 正极 升高 uit i2rt 3 闭合电路的欧姆定律 1 内容 流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成 跟电路中内 外电阻之和成 2 公式 i 或e 或e 3 适用条件 适于外电路为 电路 适于一切电路 正比 反比 i r r u ir 纯电阻 三 路端电压与负载的关系1 路端电压与电流的关系 u 物理意义表示路端电压随 的变化关系 2 u i图象如图4 1 1所示 图4 1 1 图象能反映的信息有 1 横轴上截距 坐标原点为 0 0 时 表示 2 纵轴上截距 表示 3 斜率的绝对值 表示 e ir 干 路电流 短路电流 电动势 内电阻 3 路端电压与r的关系 1 当外电阻r增大时 电流i减小 内电压ir减小 路端电压 2 当外电阻r减小时 电流i增大 内电压ir增大 路端电压 3 两个特例 外电路断开时 r i u 据此特点可测电源电动势 外电路短路时 r 0 i u 据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因 增大 减小 0 e 0 合作探究 电动势与电压的区别及联系 1 下面对电源电动势概念的认识正确的是 a 电源电动势等于电源两极间的电压b 在闭合电路中 电动势等于内 外电压之和c 电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领 电源把其他形式的能转化为电能越多 电动势就越大d 电动势 电压和电势差虽名称不同 但物理意义相同 所以单位也相同 解析 电源电动势等于电源开路时正 负极间的电压 若电路闭合时由于存在内电压 此时电源两极间的电压小于电源电动势 故a项错 电源电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 即在电路中通过一定电量时 电源提供的电能越多 电动势就越大 并不是电源把其他形式能转化为电能越多 电动势就越大 因为转化的能量除与电动势有关外 还与所经历的时间 用电情况有关 故c项错 电动势和电势差意义不同 电势差是表示电能转化为其他形式能的本领的物理量 故d项错 答案 b 路端电压与u i图象 1 路端电压u e ir对于一个电源 其路端电压随电路中电流的增大而减小 随电流的减小而增大 2 u i图象 如图4 1 2所示 图4 1 2 注 图象的横坐标与纵坐标均从零开始 1 电源的u i图象是一条倾斜的直线 2 图线与纵轴的交点表示电源电动势e 3 图线与横轴的交点表示短路电流i0 4 图线斜率的绝对值表示电源内阻 温馨提示 图象的纵坐标不从零开始时 图线与纵轴的交点仍表示电源电动势e 但图线与横轴的交点不表示短路电流 2 如图4 1 3所示的是两个闭合电路中两个电源的u i图象 下列说法中正确的是 a 电动势e1 e2 内阻r1r2c 电动势e1 e2 发生短路时 图4 1 3 的电流i1 i2d 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 解析 电源的电动势和内阻的测定可以通过u i图象来完成 由题干图象可知 e1 e2 两电源的短路电流i1 i2 图象的横截距 故内阻r e i r1 u1 选项d正确 答案 acd 闭合电路的动态分析问题 1 电路分析的基本思路 局部 整体 局部 2 电路分析的基本步骤 1 明确各部分电路的串并联关系 特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压 2 由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化 温馨提示 1 理想电流表可以认为短路 理想电压表可以认为断路 2 外电路的任何一个电阻增大 或减小 时电路的总电阻一定增大 或减小 3 增加并联电阻个数总电阻减小 反之增大 4 含电容的支路电压稳定时可认为断路 电容两端的电压等于与电容器并联的那部分电阻两端的电压 3 如图4 1 4所示是一实验电路图 在滑动触头由a端滑向b端的过程中 下列表述正确的是 a 路端电压变小b 电流表的示数变大c 电源内阻消耗的功率变小d 电路的总电阻变大 图4 1 4 答案 a 闭合电路中的几种功率 1 各部分功率关系分析由eit i2rt i2rt知 ei i2r i2r其中ei为电源的总功率 i2r为电源内耗功率 i2r为外电路消耗功率 也是电源的输出功率 2 电源的最大输出功率讨论当外电路为纯电阻电路时讨论如下 1 电源的输出功率 2 p出与外电阻r的函数关系图象 图4 1 5 温馨提示 1 要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别 定值电阻消耗功率最大是当通过它的电流最大的时候 2 判断可变电阻的功率变化时 可将可变电阻以外的其他电阻均看做内阻 4 电路图如图4 1 6甲所示 图4 1 6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 图4 1 6 1 当r为何值时 r0消耗的功率最大 最大值为多少 2 当r为何值时 电源的输出功率最大 最大值为多少 解析 1 由题干乙图知电源的电动势和内阻为 e 20v r 7 5 由题图甲分析知道 当r 0时 r0消耗的功率最大 答案 1 10 9w 3 13 3w 典例精析 例1 一太阳能电池板 测得它的开路电压为800mv 短路电流为40ma 若将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路 则它的路端电压是 a 0 10vb 0 20vc 0 30vd 0 40v 闭合电路欧姆定律的应用 答案 d 反思领悟 对闭合电路首先要明确内电路和外电路 其次要知道电源断路和短路两种特殊情况 同时还要掌握闭合电路欧姆定律适用于纯电阻电路 分析电路结构也是非常重要的环节 如图4 1 7所示的电路中 当s闭合时 电压表和电流表 均为理想电表 的示数分别为1 6v和0 4a 当s断开时 它们的示数各改变0 1v和0 1a 求电源的电动势和内电阻 图4 1 7 解析 当s闭合时 r1 r2并联接入电路 由闭合电路欧姆定律得 u e ir即e 1 6 0 4r 当s断开时 只有r1接入电路 由闭合电路欧姆定律u e i 即e 1 6 0 1 0 4 0 1 r 由 得 e 2v r 1 答案 2v1 图象问题分析和应用 例2 在如图4 1 8所示的u i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的伏安特性曲线 用该电源与电阻r组成闭合电路 则由图象可知 a 电源的电动势为3v 内阻为0 5 b 电阻r的阻值为1 c 电源的输出功率为4wd 电源的效率约为66 7 图4 1 8 解析 答案 abcd 反思领悟 图象问题首先要明确坐标原点是否为零 其次把握住图线与纵横轴交点 图象斜率的意义 如图4 1 9所示 甲 乙为两个独立电源的路端电压u与通过它们的电流i的关系图象 下列说法中正确的是 a 路端电压都为u0时 它们的 图4 1 9 外电阻相等b 电流都是i0时 两电源的内电压相等c 电源甲的电动势大于电源乙的电动势d 电源甲的内阻小于电源乙的内阻答案 ac 电路的动态分析问题 例3 如图4 1 10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 图4 1 10 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 答案 b 反思领悟 当闭合电路中只有一部分电阻增大 或减小 时 将引起总电阻的增大 或减小 干路电流减小 或增大 路端电压增大 或减小 在图4 1 11所示的电路中 电源电动势e和内电阻r恒定不变 电灯l恰好能正常发光 如果变阻器r1的滑片向b端滑动 则 a 电灯l更亮 电流表的示数减小 图4 1 11 b 电灯l更亮 电流表的示数增大c 电灯l变暗 电流表的示数减小d 电灯l变暗 电流表的示数增大 答案 a 闭合电路的功率问题 例4 如图4 1 12所示的电路中 电池的电动势e 5v 内电阻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 求 1 可变电阻r0上消耗热功率最大的 图4 1 12 条件和最大热功率 2 电池的内电阻r和固定电阻r上消耗的最小热功率之和 如图4 1 13所示 直线oac为某一直流电源的总功率随电流i变化的图线 曲线obc表示同一直流电源内部的热功率随电流i变化的图线 若a 图4 1 13 b点的横坐标均为1a 那么ab线段表示的功率为 a 1wb 6wc 2wd 2 5w 答案 c 非理想电表的处理方法非理想电表对电路的影响关键是搞清楚电表的内部构造 对非理想电压表可视为一阻值较大的电阻 其读数就是这个电阻