第十章第二节　电动势　闭合电路的欧姆定律.ppt

第二节电动势闭合电路的欧姆定律 一 电动势 W q 负极 正极 断开 负极 正极 二 闭合电路的欧姆定律1 内容 闭合电路中的电流跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 2 公式 I 或E 只适用于纯电阻电路 正比 反比 IR Ir 常用表达式E U外 U内 适用于任何电路 三 路端电压与外电阻 电流的关系1 路端电压与外电阻的关系 增大 减小 2 外电路断开时 R为无限大 I 路端电压U 3 外电路短路时 R 0 U I 短路电流 0 E 0 2 路端电压跟电流的关系路端电压跟电流的关系是U E Ir 用图象表示如图10 2 1所示 此图象的物理意义是 1 图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的 电动势 图10 2 1 2 图线斜率大小代表电源的 路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在 3 图中Im代表短路电流 Im 内阻 一 电源的相关功率和电源的效率1 正确区分相关电功率的含义 特别提醒 元件的总功率 元件的输出功率 元件的实际功率 元件的额定功率 图10 2 2 图10 2 3 特别提醒 1 当电源的输出功率最大时 其效率 50 当R 时 100 但此时P出 0无实际意义 2 对于内外电路上的固定电阻 其消耗的功率应根据P I2R来判断 与输出功率大小的判断方法不同 即时应用1 2012 盐城联合调研 在如图10 2 4a所示的电路中 R1为定值电阻 R2为滑动变阻器 闭合开关S 将滑动变阻器的滑动触头P从最右端滑到最左端 两个电压表的示数随电路中电流变化的完整过程图线如图b所示 则 图10 2 4 A 图线甲是电压表V2示数随电流变化的图线B 电源内电阻的阻值为10 C 电源的最大输出功率为3 6WD 滑动变阻器R2的最大功率为0 9W 二 闭合电路的动态分析1 程序法 闭合电路中 由于局部电阻变化 或开关的通断 引起各部分电压 电流 或灯泡明暗 发生变化 分析此类问题的基本步骤是 1 由局部电阻变化判断总电阻的变化 3 特殊值法 对于某些电路问题 可以采取代入特殊值法判定 从而得出结论 特别提醒 1 电路的动态分析问题是指由于电路中某一电阻的变化造成电路中其他物理量变化 只要熟练掌握串并联电路的特点及欧姆定律即可顺利解决问题 2 该类问题在近几年高考题中经常出现 且常以选择题考查为主 即时应用2 2011 高考北京卷 如图10 2 5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 图10 2 5 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 三 含容电路的分析和计算电容器是一个储存电能的元件 在直流电路中 当电容器充 放电时 电路有充电 放电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 只考虑电容器是理想不漏电的情况 的元件 在电容器处电 路可看成是断路 简化电路时可去掉它 简化后若要求电容器所带电荷量时 可在相应的位置补上 分析和计算含有电容器的直流电路时 关键是准确地判断和求出电容器两端的电压 具体做法是 1 确定电容器和哪个电阻并联 该电阻两端电压即为电容器两端电压 2 当电容器和某一电阻串联后 接在某一电路两端时 此电路两端电压即为电容器两端电压 3 电路的电流 电压变化时 将会引起电容器的充放电 如果电容器两端电压升高 电容器将充电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路放电 电量的多少可根据 Q C U计算 特别提醒 求解含有电容器的电路问题 首先要弄清楚电路结构 分析出电容器两极板间的电压如何变化 然后根据串并联电路的特点结合欧姆定律 确定其他量 即时应用3 如图10 2 6中电源电动势E 10V 内阻可忽略 R1 4 R2 6 C 30 F 求 图10 2 6 1 S闭合后 稳定时通过R1的电流 2 S原来闭合 然后断开 求这个过程中流过R1的总电荷量 2 S闭合时 电容器两端电压UC U2 I R2 6V 储存的电荷量Q C UC S断开至达到稳定后电路中电流为零 此时UC E 储存的电荷量Q CUC 很显然电容器上的电荷量增加了 Q Q Q CU C CUC 1 2 10 4C 电容器上的电荷量的增加是在S断开以后才产生的 这只有通过R1这条途径实现 所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量 答案 1 1A 2 1 2 10 4C 四 电路故障问题的分析方法1 故障特点 1 断路的特点 电路中某一部分发生断路表现为电源电压不为零 而电流强度为零 2 短路的特点 电路中某一部分发生短路 表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零 2 故障的分析方法 1 断路故障的判断 用电压表与电源并联 若有电压时 再逐段与电路并联 若电压表指针偏转 则该段电路中有断路 2 短路故障的判断 用电压表与电源并联 若有电压时 再逐段与电路并联 若电压表示数为零 则该电路被短路 即时应用4 如图10 2 7所示 灯泡A B都能正常发光 后来由于电路中某个电阻发生断路 致使灯泡A比原来亮一些 B比原来暗一些 则断路的电阻是 图10 2 7 A R1B R2C R3D R4解析 选B 根据电路结构可知 若R1断路 则闭合回路总电阻增大 由闭合电路欧姆定律可知回路总电流减小 A B两灯总电压UAB E I r R4 增大 而两灯分配电压的比例没变 所以两灯会同时变亮 选项A错误 若R2断路也会引起总电流减小 可知B灯将变暗 而A灯两端电压UA E I r R4 UB 可知A灯电压将增大 A灯变亮 选项B正确 同理 若R3断路应为A灯变暗 B灯变亮 选项C错误 若R4断路 则A B灯同时熄灭 D错误 2011 高考上海卷 如图10 2 8所示电路中 闭合开关S 当滑动变阻器的滑动触头P从最高端向下滑动时 图10 2 8 A 电压表V读数先变大后变小 电流表A读数变大B 电压表V读数先变小后变大 电流表A读数变小C 电压表V读数先变大后变小 电流表A读数先变小后变大D 电压表V读数先变小后变大 电流表A读数先变大后变小 答案 A 总电阻变化的判定规律a 当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 b 若开关的通 断使串联的用电器增多时 电路的总电阻增大 若开关的通 断使并联的支路增多时 电路的总电阻减小 c 在如图10 2 9所示分压电路中 滑动变阻器可视为由两段电阻构成 其中一段与用电器并联 另一段与并联部分串联 对此 应理解并记住下述结论 当滑片左移时 R总减小 当滑片右移时 R总增大 图10 2 9 2 并同串反 规律法 所谓 并同 即某一电阻增大时 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 反之则减小 所谓 串反 即某一电阻增大时 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 反之则增大 即 3 极限法 因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 变式训练1 2012 浙江台州模拟 如图10 2 10所示的电路 闭合开关S 滑动变阻器滑片P向左移动 下列结论正确的是 图10 2 10 A 电流表读数变小 电压表读数变大B 小灯泡L变暗C 电容器C上的电荷量减小D 电源的总功率变大 满分样板15分 2012 宁波模拟 在如图10 2 11所示的电路中 R1 2 R2 R3 4 当开关S接a时 R2上消耗的电功率为4W 当开关S接b时 电压表示数为4 5V 试求 图10 2 11 1 开关S接a时 通过电源的电流和电源两端的电压 2 开关S接b时 电源的电动势和内电阻 3 当开关S接c时 通过R2的电流 思路点拨 当开关接不同触点a b c时 电阻R1 R2 R3的连接方式发生了变化 搞清它们之间的连接方式是解题的前提和关键 变式训练2 创新题 维修工在电梯中设计了一个超载报警器 原理如图10 2 12所示 利用电路中电流变化来启动报警器 当电路电流超过I0时 报警器就会响 图10 2 12 电梯底板与四根相同的金属弹簧相连 底板质量不计 滑动变阻器的滑动端与底板相连 当电梯里没有人时 滑动变阻器触