广东省鹤山市高中物理 2.7 闭合电路的欧姆定律课件 新人教版选修31.ppt

闭合电路欧姆定律 复习 1 什么是电源 2 电源电动势的概念 物理意义 把其它形式的能转换成电能的装置 1 定义 在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功 2 意义 电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领 3 如何计算电路中电能转化为其它形式的能 w iut 对于纯电阻电路 1 最简单的电路由哪几部分组成 2 用电器中持续恒定电流的条件是什么 思考 导线组成 由电源 用电器 开关 用电器两端有恒定的电压 即用电器接在电源的两极上 一 闭合电路 1 用导线把电源 用电器连成一个闭合电路 外电路 电源外部的用电器和导线构成外电路 内电路 电源内部是内电路 闭合电路 部分电路 内电路 外电路 在外电路中 电流方向由正极流向负极 沿电流方向电势降低 在内电路中 即在电源内部 通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极 所以电流方向为负极流向正极 2 闭合回路的电流方向 内电路与外电路中的总电流是相同的 3 电路中的电势变化情况 1 在外电路中 沿电流方向电势降低 2 在内电路中 一方面 存在内阻 沿电流方向电势也降低 另一方面 沿电流方向存在电势 跃升 4 讨论1 若外电路中的用电器都是纯电阻r 在时间t内外电路中有多少电能转化为内能 内电路 外电路 e外 i2rt 2 内电路也有电阻r 当电流通过内电路时 也有一部分电能转化为内能 是多少 e内 i2rt 3 电流流经电源时 在时间t内非静电力做多少功 w eq eit 4 以上各能量之间有什么关系 结论 根据能量守恒定律 非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 w e外 e内 即 eit i2rt i2rt 表述 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路的电阻之和成反比 对纯电阻电路 外电路是纯电阻的电路 二 闭合电路欧姆定律 说明 二 闭合电路欧姆定律 1 是外电路上总的电势降落 习惯上叫路端电压 2 是内电路上的电势降落 习惯上叫内电压 3 外电路两端的电压叫路端电压 如图电路 r增大 电流减小 路端电压增大 r减小 电流增大 路端电压减小 路端电压 三 路端电压跟负载的关系 例题 如图 1 14 2 9 当开关处于位置1时 电流表读数i1 0 2a 当开关处于位置2时 电流表读数i2 0 3a 求电源的电动势e和内电阻r 两个特例 2 外电路短路时 1 外电路断路时 a b 5 电源的外特性曲线 路端电压u随电流i变化的图象 1 图象的函数表达 2 图象的物理意义 在纵轴上的截距表示电源的电动势e 在横轴上的截距表示电源的短路电流 图象斜率的绝对值表示电源的内阻 内阻越大 图线倾斜得越厉害 闭合电路的u i图象 右图中a为电源的u i图象 b为外电阻的u i图象 a的斜率的绝对值表示内阻大小 a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势 b的斜率的绝对值表示外电阻的大小 两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压 该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率 当两个斜率相等时 即内 外电阻相等时 图中矩形面积最大 即输出功率最大 可以看出当时路端电压是电动势的一半 电流是最大电流的一半 练习 如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的u i图象 则下述说法正确的是 a 电动势e1 e2 发生短路时的电流强度i1 i2b 电动势e1 e2 内阻r1 r2c 电动势e1 e2 内阻r1 r2d 当两个电源工作电流变化量相同时 电源2的路端电压变化较大 如图所示的电路中 r1 3 5 r2 6 r3 3 电压表为理想电表 当开关s断开时 电压表示数为5 7v 当开关s闭合时 电压表示数为3 5v 求电源的电动势和内电阻 动态电路的分析与计算 动态电路变化的分析是根据欧姆定律及串 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 常见方法如下 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 部分电路欧姆定律 各部分量的变化情况 2 直观法 即直接应用 部分电路中r i u的关系 中的两个结论 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 任一电阻r阻值增大 必将引起与这并联的支路中电流i并的增大和与之串联的各电路电压u串的减小 例 如图所示 当滑动变阻器的滑动片p向上端移动时 判断电路中的电压表 电流表的示数如何变化 例 如图所示 电源电动势为e 内电阻为r 当滑动变阻器的触片p从右端滑到左端时 发现电压表v1 v2示数变化的绝对值分别为 u1和 u2 下列说法中正确的是a 小灯泡l1 l3变暗 l2变亮b 小灯泡l3变暗 l1 l2变亮c u1 u2 电源输出跟负载的关系 路端电压 外电路的电势降落 也就是外电路两端的电压 u ir 路端电压随着电路中电流的增大而减小 在图中的电路中 r增大 电流减小 路端电压增大 r减小 电流增大 路端电压减小 a 电源的输出电流与外电路电阻关系 c 电源的路端电压与输出电流的关系 四 闭合电路中的功率 由于闭合电路中内 外电路的电流相等 所以由 得 1 电源提供的功率 电源功率 2 电源的输出功率 外电路得到的功率 3 电源内阻上的热功率 说明 外电路可以是任何电路 4 供电效率 p出 p总 u外 e 外电路可以是任何电路 电源的输出功率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 而当内外电阻相等时 电源的输出功率最大为 电源的效率 最后一个等号只适用于纯电阻电路 电源的输出功率与外阻的变化关系 1 如图所示的电路中 电压表的电阻很大 开关s断开时 电压表的示数是4 8v s闭合时 电压表的示数是3 6v 已知r1 r2 4 2 第一种情况下的电源的总功率 电源的输出功率 以及电源的热功率和电源的效率 1 电池的电动势和内电阻 如图所示电路 已知电源电动势e 3v 内阻r 1 定值电阻r0 2 变阻器r 的阻值在0 25 之间 闭合电健k 则 1 当r 为多少时 电源输出功率最大 2 当r 为多少时 r消耗的功率最大 3 当r 为多少时 r0消耗的功率最大 小结 电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量 e由电源本身决定 不随外电路变化 电源的供电过程是能量转化的过程 闭合电路欧姆定律 电源的外电压关系 说明 内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把其它形式能转化过来的电能 iu内 iu外 ie 能量守恒 外电路可以是任何电路 电池化学反应层eit 内电路i2rt 外电路i2rt 非静电力移送电荷做的功等于其电势能的增加量 电动势与非静电力做功的关系e w q 根据 电场力做功 电势能减小 非静电力做功 电势