高中物理 第2章 第7节 闭合电路的欧姆定律课件 新人教版选修31.ppt

第二章恒定电流 同步导学方案 课后强化演练 第7节闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路组成 1 外电路 电源外部由用电器和导线组成的电路 在外电路中 沿电流方向电势降低 2 内电路 电源内部的电路 在内电路中 沿电流方向电势升高 2 闭合电路的欧姆定律 1 推导 如图所示 设电源的电动势为e 外电路电阻为r 内电路电阻为r 闭合电路的电流为i 在时间t内 3 将电压表接在电源两极间测得的电压u外是指路端电压 不是内电路两端的电压 也不是电源电动势 所以u外 e 4 电动势和路端电压虽然是有相同的单位且有时数值也相同 但二者是本质不同的物理量 电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领大小 路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小 1 对给定的电源 认为e r不变 2 对于有电压变化的闭合电路问题 由e u外 u内 可知 内 外电路电压变化的绝对值相等 即 u外 u内 3 外电路含有非纯电阻元件 如电动机 电解槽等 时 不能直接用欧姆定律解决电流问题 可以根据串 并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算 3 电源的u i图象与电阻的u i图象的比较 在闭合电路中 任何一个电阻的增大 或减小 都将引起电路总电阻的增大 或减小 该电阻两端的电压一定会增大 或减小 2 p出与外电阻r的函数关系图象 1 电源输出功率越大 效率不一定越高 如电源输出功率最大时 效率只有50 2 判断可变电阻功率变化时 可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻 如图所示的电路中 当s闭合时 电压表和电流表 均为理想电表 的示数各为1 6v和0 4a 当s断开时 它们的示数各改变0 1v和0 1a 求电源的电动势及内阻 解析 当s闭合时 由闭合电路欧姆定律得 u1 e i1r 即e 1 6v 0 4r 当s断开时 由闭合电路欧姆定律得 u2 e i2r 即e 1 6 0 1 v 0 4 0 1 r 由 得 e 2v r 1 答案 2v1 方法总结 解决闭合电路问题的一般步骤 1 分析电路 认清各元件的串 并联关系 必要时画等效电路图 特别注意电压表和电流表对应的电路 2 求总电流i 若已知内 外电路上所有电阻的阻值和电源电动势 可用闭合电路欧姆定律直接求出 若内 外电路上有多个未知电阻 可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流i 当以上方法都行不通时 可以应用联立方程求出i 3 各部分的电压 电流 根据串 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流 4 注意适用条件 外电路含有非纯电阻元件时 如电动机 电解槽等 不能直接用欧姆定律解决电流问题 可以根据串 并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算 如图所示的电路中 电阻r 10 当开关s断开时 电压表示数为6v 当开关s闭合时 电压表示数为5 46v 则电源的内阻为多少 解析 当s断开时 r外 e u外 6v s闭合时 u外 ir 即5 46v i 10 解得i 0 546a 再由e u外 i r即6 5 46 0 546r 所以r 1 答案 1 在如图所示的电路中 e为电源电动势 r为电源内阻 r1和r3均为定值电阻 r2为滑动变阻器 当r2的滑片在a端时合上开关s 此时三个电表a1 a2和v的示数分别为i1 i2和u 现将r2的滑片向b端移动 则三个电表示数的变化情况是 a i1增大 i2不变 u增大b i1减小 i2增大 u减小c i1增大 i2减小 u增大d i1减小 i2不变 u减小 答案 b 方法总结 直流电路的动态分析1 引起电路特性发生变化主要有三种情况 1 滑动变阻器滑片位置的改变 使电路的电阻发生变化 2 电键的闭合 断开或换向 双掷电键 使电路结构发生变化 3 非理想电表的接入使电路的结构发生变化 3 分析方法 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即从阻值变化入手 由串并联规律判知r总的变化情况 再由欧姆定律判知i总和u端的变化情况 最后由部分电路欧姆定律及串联分压 并联分流等规律判知各部分的变化情况 2 结论法 并同串反 并同 是指某一电阻增大时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将增大 某一电阻减小时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 串反 是指某一电阻增大时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将减小 某一电阻减小时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率将增大 3 特殊值法与极限法 即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题 可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论 2011 北京高考 如图所示电路 电源内阻不可忽略 开关s闭合后 在变阻器r0的滑动端向下滑动的过程中 a 电压表与电流表的示数都减小b 电压表与电流表的示数都增大c 电压表的示数增大 电流表的示数减小d 电压表的示数减小 电流表的示数增大 解析 滑动变阻器r0的滑片向下滑动 r0接入电路的电阻变小 电路的总电阻变小 总电流变大 电源的内电压变大 外电压变小 电压表的示数变小 r1两端的电压变大 r2两端的电压变小 电流表的示数变小 a项正确 答案 a 如图所示的电路中 电源电动势e 10v 内阻r 0 5 电动机的电阻r0 1 0 电阻r1 1 5 电动机正常工作时 电压表的示数u1 3 0v 求 1 电源释放的电功率 2 电动机消耗的电功率 将电能转化为机械能的功率 3 电源的输出功率和效率 解析 1 电动机正常工作时 总电流为i a 2a 电源释放的电功率为p释 ei 10 2w 20w 2 电动机两端的电压为u e ir u1 10 2 0 5 3 v 6v电动机消耗的电功率为p电 ui 6 2 w 12w电动机消耗的热功率为p热 i2r0 22 1w 4w电动机将电能转化为机械能的功率 根据能量守恒得p机 p电 p热 12 4 w 8w 答案 1 20w 2 12w8w 3 18w90 3 求出总电流后 再根据串 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流 再根据p ui或p i2r求得功率 2 电源输出功率最大值的求解方法在解答最大功率问题时 理解好功率最大的条件是关键 若求解部分电阻不变时 只要满足电流最大则功率就最大 若求解部分电阻改变时 需要计算出功率的表达形式 利用数学知识求极值 2011 南通高二检测 电路图如图甲所示 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 2 当r为何值时 电源的输出功率最大 最大值为多少 答案 1 010 9w 2 4 5 13 3w 1 2013 烟台高二检测 有关电动势的说法中正确的是 a 电源的电动势等于内 外电路电势降落之和b 电源提供的电能越多 电源的电动势越大c 当外电路断开时 电源路端电压与电源电动势相等d 当电路中通过1库仑电量时 电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值 答案 acd 2 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 答案 d 3 如图所示 当滑动变阻器的触片向上端移动时 电流表a1 a2和电压表v1 v2的示数如何变化 答案 a1变小a2增大v1增大v2减小 4 如图所示 电源