高三物理闭合电路欧姆定律复习.ppt

第二节闭合电路欧姆定律 1 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 2 闭合回路的电流方向 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 4 一 电动势二 闭合电路的欧姆定律的内容1 闭合电路的欧姆定律的内容例1例2 练习2 讨论 路端电压3 电源的功率和效率例44 闭合电路的U I图象 例3三 变化电路的讨论总结规律例 例 例 四 含有电动机的电路例 例 练习五 含有电容器的电路例 练习 闭合电路欧姆定律 一 电动势 表征电源把其它形式的能转换成电能的本领 电数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压 2 电动势E 1 电源 把其它形式的能转换成电能的装置 在闭合电路中 外 内 2 闭合电路欧姆定律的表达形式有 E U外 U内 U E Ir U I间关系 U R间关系 二 闭合电路的欧姆定律的内容1 内容 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比 跟内 外电路中的电阻之和成反比 3 路端电压 r R I U外 U内 当R 时 I 0 U外 E U内 0 也称为断路时 R I U外 U内 当R 0时 I E r 短路电流强度 U外 0 U内 E 讨论 从上式可以看出 例1 在图中 R1 14 R2 9 当开关S切换到位置1时 电流表的示数为I1 0 2A 当开关S扳到位置2时 电流表的示数为I2 0 3A 求电源的电动势E和内阻r 解 根据闭合电路欧姆定律可列出方程 E I1R1 I1r E I2R2 I2r 消去E 解出r 得 代入数值 得r 1 将r值代入E I1R1 I1r中 可得E 3V 例2 在图中 电源内阻不能忽略 R1 5 R2 4 当开关S切换到位置1时 电流表的示数为I1 2A 当开关S扳到位置2时 电流表的示数可能为下列情况中的 A 2 5AB 1 8AC 2 2AD 3 0A 解 根据闭合电路欧姆定律可列出方程 E I1R1 I1r E I2R2 I2r r I2R2 I1R1 I1 I2 4I2 10 2 I2 0 2A I2 2 5A 选C C 练习 在图2所示的电路中 电源的内阻不能忽略 已知定值电阻R1 10 R2 8 当单刀双掷开关S置于位置1时 电压表读数为2V 则当S置于位置2时 电压表读数的可能值为 A 2 2VB 1 9VC 1 6VD 1 3V 解 E U1 I1r 2 2 10r E U2 I2r U2 U2 8r r U2 2 0 2 U2 8 0 1 6V U2 2V 选B B 4 电源的功率和效率 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 功率 电源的输出功率P出 UI 电源内部消耗的功率Pr I2r 电源的总功率PE EI 电源的效率 最后一个等号只适用于纯电阻电路 5 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 例3 如图所示直线A为电源的U I图线 直线B为电阻的U I图线 用该电源和该电阻组成闭合电路 则电源的输出功率和电源的效率分别是 A 4W 33 B 2W 33 3 C 2W 67 D 4W 67 解 由图线可知R 1 E 3Vr 0 5 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率 P出 4W P总 EI 6W P出 P总 4 6 67 D 例4在图示电路中 电池的电动势E 5V r 10 固定电阻R 90 R0是可变电阻 在R0由0增加到400 的过程中 求 1 可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率2 电池的内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和 解 1 将R看作内电阻的一部分 则 r1 r R 100 当R0 100 时 可变电阻的消耗热功率最大为P E2 4r1 25 400 1 16w 2 R上消耗的热功率最小 则电流最小 总电阻最大 R0 400 P E R0 R r 2 R r 0 01w 变化电路的讨论 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化 就会影响整个电路 使总电路和每一部分的电流 电压都发生变化 讨论依据是 闭合电路欧姆定律 部分电路欧姆定律 串联电路的电压关系 并联电路的电流关系 以右图电路为例 设R1增大 总电阻一定增大 由 I一定减小 由U E Ir U一定增大 因此U4 I4一定增大 由I3 I I4 I3 U3一定减小 由U2 U U3 U2 I2一定增大 由I1 I3 I2 I1一定减小 例5 在图3的电路中 当滑动变阻器的滑动头向下滑动时 A B两灯亮度的变化情况为 B A A灯和B灯都变亮B A灯 B灯都变暗C A灯变亮 B灯变暗D A灯变暗 B灯变亮 解 R减小 R总减小 I增大 U减小 PA U2 RA减小 A灯变暗 IA U RA减小 I1 I IA增大 U1 I1R1增大 UB U U1减小 PB UB2 RB减小 B灯变暗 例6 如图所示电路 当滑线变阻器的滑动触头向b端移动时 A 电压表的读数增大 电流表的读数减小 B 电压表和电流表的读数减小 C 电压表和电流表的读数增大 D 电压表的读数减小 电流表的读数增大 A 例7 如图4所示 当滑动变阻器的滑动片P向左移动时 两电表的示数变化情况为 A 电流表示数减小 电压表示数增大B 电流表示数增大 电压表示数减小C 两表示数均增大D 两表示数均减小 B 总结规律如下 总电路上R增大时总电流I减小 路端电压U增大 变化电阻本身的电阻 电流 电压和总电路的电阻 电流 电压变化规律相同 和变化电阻有串联关系的 看电流 即总电流减小时 该电阻的电流 电压都减小 和变化电阻有并联关系的 看电压 即路端电压增大时 该电阻的电流 电压都增大 含有电动机的电路 例1 某一用直流电动机提升重物的装置 如上右图所示 重物的质量m 50千克 电源的电动势 110伏特 不计电源内阻及各处的摩擦 当电动机以v 0 90米 秒的恒定速度向上提升重物时 电路中的电流强度I 5A 由此可见电动机线圈的电阻等于多少 解 由能量守恒定律 P电 P机 PR I mgv I2R 5 110 500 0 90 25R R 4 例2 如图所示 电阻R1 8 电动机绕组电阻R0 2 当电键K断开时 电阻R1消耗的电功率是2 88W 当电键闭合时 电阻R1消耗的电功率是2W 若电源的电动势为6V 求 电键闭合时 电动机输出的机械功率 解 K断开时 电源内阻r E I1 R1 2 K闭合时 路端电压 R1中的电流I1 U R1 0 5A 总电流I总 E U r 1A 通过电动机的电流ID 0 5A 电动机消耗的总功率PD 0 5 4 2W 电动机的热功率P热 0 52 2 0 5W 电动机的机械功率P机 1 5W 练习 如图示 电阻R1 20 电动机的绕组R2 10 当电键打开时 电流表的示数是0 5A 当电键合上后 电动机转动起来 电路两端的电压不变 电流表的示数I和电路消耗的电功率应是 A I 1 5A B I 1 5A C P 15W D P 15W BD 练习 一台电动机 额定电压是100V 电阻是1 正常工作时 通过的电流为5A 则电动机因发热损失的功率为 电动机的输出功率为 A 500W B 25W C 200W D 475W B D 含有电容器的电路 例1 如图示 E 10V 内阻不计 C1 C2 30 F R1 4 R2 6 先闭合开关S 待电路稳定后 再将开关断开 则断开S后流过R1的电量为多少 解 闭合S后 I 1A UR1 4VUR2 6V UC1 6VUC2 0V Q1 C1UC1 1 8 10 4C 断开S后 两电容器的电压均升高为10V 带电量Q1 Q2 3 10 4C 流过