江苏省淮安市涟水中学高中物理 2.7 闭合电路的欧姆定律课件 新人教版选修31.ppt

7 闭合电路的欧姆定律 一 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 降低 负极 正极 升高 i2rt i2rt 3 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流 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 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 ir ir u外 u内 纯电阻 二 路端电压与负载的关系1 路端电压与电流的关系 1 公式 u 2 图象 u i图象 如下图所示是一条倾斜的 该直线与纵轴交点的纵坐标表示 斜率的绝对值表示电源的 e ir 直线 电动势 内阻 2 路端电压随外电阻的变化规律 1 外电阻r增大时 电流i 外电压u 当r增大到无限大 断路 时 i u 2 外电阻r减小时 电流i 路端电压u 当r减小到零时 i u 减小 增大 0 e 增大 减小 0 1 对闭合电路欧姆定律的理解 1 推导 设电源的电动势为e 内电路电阻为r 外电路电阻为r 闭合电路的电流为i 在时间t内 2 关于电动势e的几个关系式 e u内 u外 适用于所有的闭合电路 e i r r 由闭合电路的欧姆定律得到 它仅适用于外电路为纯电阻的电路 u e ir 适用于所有的闭合电路 常用来判断路端电压的变化和测量电源的电动势和内阻 如下图所示中电阻r1 r2 r3的阻值相等 电池的内阻不计 开关s接通后流过r2的电流是s接通前的 答案 b 2 路端电压的变化电源的电动势和内阻由电源本身决定 不随外电路电阻的变化而变化 而电流 路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的 2 由u e ir知 路端电压随干路电流的增大而减小 如图乙所示 如果r 0 即电源无内阻 则无论r i怎样变化 u e 说明路端电压变化的根本原因在于电源有内阻 内阻上由于电流流过产生电势差 从负极到正极 测内电压的电压表正极必须与电池负极相连 下列关于闭合电路的说法中 错误的是 a 电源短路时 电源的内电压等于电动势b 电源短路时 路端电压为零c 电源断路时 路端电压最大d 电源的负载增加时 路端电压也增大解析 电源短路时 外电阻为零 路端电压为零 由e u内 u外 故u内 e a b正确 电源断路时 r外 i 0 由u e i r 故u最大等于e c正确 负载增加 并联在电源上的用电器个数增加 外电阻减小 路端电压减小 故d错 答案 d 3 闭合电路中的几种功率和电源的效率 1 电源向整个电路提供的总电功率p总 ei 随电流变化而变化 2 电源内部的发热功率p内 i2r 3 电源的输出功率即外电路消耗的电功率 p外 p出 iu外 p总 p内 ie i2r 以上三式普遍适用 如此式可以看出当r r时 电源的输出功率最大 p出与r的关系如右图所示 当外电路的电阻分别为8 和2 时 单位时间内在外电路上产生的热量正好相等 则该电源的内电阻是 a 1 b 2 c 4 d 6 答案 c 4 部分电路欧姆定律的u i图象与闭合电路欧姆定律的u i图象比较 如下图所示 i是电源的路端电压随电流变化的图线 是某电阻的伏安特性曲线 当该电源向该电阻供电时 电阻上消耗的功率和电源的效率分别为 a 4w和33 b 2w和67 c 2w和33 d 4w和67 答案 d 2 用电压表直接去测量电源两极的电压 这个电压是不是电源的电动势 3 电动势和电压有何不同 提示 4 在u i图象中 电源的内阻等于图象斜率的大小 图象的斜率是否等于图象倾角的正切值 为什么 教材资料分析 说一说 一些同学可能有这样的经验 傍晚用电多的时候 灯光发暗 而 点拨 家庭电路的用电器都是并联的 当傍晚用电多的时候或插上电炉 电暖气等用电多的电器时 负载增多 外电阻r减小 整个电路的总电阻减小 干路中电流增加 输电线路上的电压增加 使用电器两端的电压变小 灯光变暗 思考与讨论 设电源的电动势e 3v 内阻r 2 请根据 点拨 1 外电路断开的状态对应图中的a点 此时电路中电流为零 路端电压达到最大值 内电压为零 路端电压等于电源的电动势3v 2 电动势e的大小等于纵轴截距 故电动势越大 图象与纵轴的交点纵坐标越大 3 电源短路时 路端电压等于零 干路中电流最大 对应于坐标系中的b点 此时电流的大小等于横轴截距1 5a 如右图所示的电路中 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 求电源的电动势及电阻 解析 当s闭合时 由闭合电路欧姆定律得 u1 e i1r 即e 1 6 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 0 4 0 1 r 由 得 e 2v r 1 答案 2v1 反思总结 解此类题时 一定要先弄清电路的连接方式 以及电流表 电压表所测电流 电压的范围 理解电压表和电流表均为理想电表的含义 跟踪发散 1 1 如下图所示的电路中 r1 r2 r3 1 电压表内阻很大 当s断开时 电压表示数为0 8v 当s闭合时 电压表示数为1v 求电源电动势与内阻 答案 2v0 5 如下图所示电路中 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 2 在闭合电路中 任何一个电阻增大 或减小 则总电阻将增大 或减小 任何一个电阻增大 或减小 该电阻两端的电压一定会增大 或减小 通过该电阻的电流则会减小 或增大 跟踪发散 2 1 如右图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 电路的总电阻变大解析 由a到b r1值减小 因此总电阻变小 d错 总电流增大 由u e ir e r不变 路端电压减小 所以a正确 再结合欧姆定律知电流表的示数变小 b错 由p内 i2r知电源内阻消耗的功率变大 c错 故选a 答案 a 如右图所示的电路中 e 3v r 0 5 r0 1 5 电阻箱的最大阻值rm 10 1 当电阻箱的阻值r 时 它消耗的功率最大 为 w 2 当电阻箱的阻值r 时 电阻r0消耗的功率最大 为 w 答案 1 21 125 2 03 375 跟踪发散 3 1 如下图所示 电源的电动势为30v 内电阻为1 一个 6v 12w 的电灯与一个绕线电阻为2 的电动机串联 已知电路中的电灯正常发光 则电动机输出的机械功率为 a 36wb 44wc 48wd 60w 答案 a 如图所示 e 10v r 1 r1 r3 5 r2 4 c 100 f 当s断开时 电容器中带电粒子恰好处于静止状态 求 1 s闭合后 带电粒子加速度的大小和方向 2 s闭合后流过r3的总电荷量 2 s闭合后 流过r3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量 所以 q c uc uc 4 10 4c 答案 1 g方向竖直向上 2 4 10 4c 反思总结 分析和计算含有电容器的直流电路时 需注意以下三点 1 在直流电路中 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件 一旦电路达到稳定状态 在电容器处电路看成是断路 2 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以在此支路中的电阻上无电压降低 因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 3 当电容器和用电器并联后接入电路时 电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等 跟踪发散 4 1 如下图所示 已知c 6 f r1 5 r2 6 e 6v r 1 开关s原来处于断开状态 下列说法中正确的是 a 开关s闭合瞬间 电流表的读数为0 5ab 开关s闭合瞬间 电压表的读数为5 5vc 开关s闭合经过一段时间 再将开关s迅速断开 则通过r2的电荷量为1 8 10 5cd 以上说法都不对 答案 c 1 关于电动势 以下说法中正确的是 a 电源电动势等于电源正 负极之间的电势差b 用电压表直接测量电源两极得到的电压数值 实际上总略小于电源电动势的准确值c 电源电动势总等于内 外电路上的电压之和 所以它的数值与外电路的组成有关d 在闭合电路中 当外电阻变大时 路端电压增大 电源的电动势也增大 解析 电动势是电源本身的属性 是由电源本身决定的 与外电路的组成及变化无关 故c d错误 由闭合电路的欧姆定律得e u ir 用电压表直接测量电源两极时 虽然电压表的电阻很大 但电路中也有电流 内电路中也有电压降落 电压表直接测量电源两极得到的电压数值应略小于电动势 b正确 a错误 答案 b 2 如右图所示的电路中 电源的电动势e和内电阻r恒定不变 电灯l恰能正常发光 如果变阻器的滑片向b端滑动 则 a 电灯l更亮 电流表的示数减小b 定值电阻r2消耗的功率增大c 电灯l变暗 电源的总功率减小d 电灯l变暗 电流表的示数增大 答案 a 3 如右图所示电路中 电源电动势为e 内电阻为r 在平行板电容器c中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态 当变阻器r0的滑动端向左移动时 带电粒子将 a 向上运动b 向下运动c 静止不动d 不能确定运动状态的变化解析 当滑动触头向左移动时r0变大 则总电流变小 r两端的电压变小 电容器中的场强变小 粒子受到的电场力减小 重力大于电场力 所以粒子将向下运动 故b正确 答案 b 4 2010 新课标全国卷 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比 在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示 图中u为路端电压 i为干路电流 a b为图线上的两点 相应状态下电源的效率分别为 a b 由图可知 a b的值分别为 答案 d 5 如下图所示 电源的电动势是6v 内电阻是0 5 小电动机m的线圈电阻为0 5 限流电阻r0为3 若理想电压表