2、7闭合电路的欧姆定律(2).ppt

2 7闭合电路欧姆定律 选修3 1第二章恒定电流 第二课时 两个特例 2 外电路短路时 1 外电路断路时 断路时的路端电压等于电源电动势 温故知新 E U外 U内 I E R r 1 路端电压跟负载的关系 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 一 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 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 在纵轴上的截距表示电源的电动势E 2 图象的物理意义 E I短 0 5 1 如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象 由图象可知 该电源的电动势为V 内阻为 3 2 有两节电池 它们的电动势分别为E1和E2 内电阻分别为r1和r2 将它们分别连成闭合电路 其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示 可以判定 AB A 图象交点所示状态 两电路的外电阻相等B E1 E2 r1 r2C 图象交点所示状态 两电路的电阻相等D E1 E2 r1 r2 3 如图6所示 直线A为电源的路端电压U与电流I的关系图线 直线B是电阻R的两端电压U与电流I的关系图线 用该电源与电阻R组成闭合电路 电源的输出功率和电阻R分别是 A 4W 1 B 4W 2 C 2W 1 D 2W 2 解 由B的图线可以求出B的电阻为R 1 由A与纵轴交点 可以看出电源电动势为E 3V 与横轴交点 表示短路电流I E r 6 即r 0 5 电源的输出功率为 P UI 2 2 4W A 二 闭合电路的动态分析问题 1 闭合电路的动态分析的具体步骤大体如下 1 根据局部某一电阻的变化 进而确定闭合电路总电阻的变化情况 2 依据I E R r 判断闭合电路干路电流的变化情况 3 依据U E Ir 判断外电路电压 路端电压 的变化情况 4 依据分压 分流原理判断动态部分的物理量的变化 2 闭合电路的动态分析的常用方法 1 任一电阻增大 减小 则电路的总电阻增大 减小 2 任一电阻增大 减小 则该电阻两端的电压一定会增大 减小 而通过该电阻的电流会减小 增大 分析思路 例1 内阻为r的电源与定值电阻R1 R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路 当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时 下列说法正确的是 A 电压表和电流表读数都增大B 电压表和电流表读数都减小C 电压表读数增大 电流表读数减小D 电压表读数减小 电流表读数增大 A 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 三 闭合电路中的几种功率和电源的效率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示 可见当内外电阻相等时 电源的输出功率最大为 5 电源输出功率最大值 例2 如图2 7 5所示 R1为定值电阻 R2为可变电阻 E为电源的电动势 r为电源内阻 以下说法中正确的是 A 当R2 R1 r时 R2上获得最大功率B 当R1 R2 r时 R1上获得最大功率C 当R2 0时 R1上获得最大功率D 当R2 0时 电源的输出功率最大 图2 7 5 AC 电路图如图2 7 10甲所示 图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 图2 7 10 思路点拨 求解本题应把握以下三点 1 由U I图象求电源的电动势和内阻 2 电路中的电流最大时 R0消耗的功率最大 3 利用电源有最大输出功率的条件 求电源的最大输出功率 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 1 分析和计算含有电容器的直流电路时 注意以下三个方面 1 电路稳定后 电容器所在支路相当于断路 因此 该支路上的电阻两端无电压 该电阻相当于导线 2 当电容器与电阻并联后接入电路时 电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等 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 电路中的电流 电压变化时 将会引起电容器的充放电 如果电容器两端的电压升高 电容器将充电 反之电容器放电 通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化 四 含电容器电路的分析与计算 例3 在如图2 7 6所示的电路中 电源电动势为E 内电阻为r C为电容器 R0为定值电阻 R为滑动变阻器 开关闭合后 灯泡L能正常发光 当滑动变阻器的滑片向右移动时 下列判断正确的是 图2 7 6 A 灯泡L将变暗B 灯泡L将变亮C 电容器C的电荷量将减小D 电容器C的电荷量将增大 AD 如图2 7 12所示 电路中E 10V R1 4 R2 6 C 30 F 电池内阻可忽略 1 闭合开关S 求稳定后通过R1的电流 2 然后将开关S断开 求这以后通过R1的总电量 图2 7 12 解析 1 由闭合电路欧姆定律 闭合稳定后流过电阻的电流为 断开后流过的电量为 Q Q2 Q1 1 2 10 4C 例5 如图电路中 电源电动势为6V 当开关S接通后 灯泡L1和L2都不亮 用电压表测得各部分电压是Uab 6V Uad 0 Ucd 6V 由此可判断哪一元件断路了 五 电路故障分析 1 断路 电流为零 断点的同侧无电势差 若只有一个断点 断点的两端有电势差 造成电路中的总电阻增大 干路上的电流减小 与其并联的用电器两端的电压增大 2 短路 被短路的用电器两端无电压 用电器无电流流过 造成电路中总电阻减小 干路电流增大 被短路用电器不工作 与其串联的用电器两端电压增大 方法总结 3 如图所示的电路中 闭合电键k后 灯a和b都正常发光 后来由于某种故障使灯b突然变亮 电压表读数增加 由此推断这故障可能是 A a灯灯丝烧断B 电阻R2断C 电阻R2短路D 电容被击穿短路 B 1 辩析改错 如图所示电源电动势E 10V 内阻r 0 5 电动机的电阻R0 1 0 定值电阻R 1 5 电动机正常工作时电压表的示数为3 0V 求电源释放的电功率为多少 电动机消耗的电功率为多少 经检查 数值计算无误 该同学求解过程是否有不当之处 若有请予以改正 电动机消耗功率 电源释放的电功率 P EI 10 3 33 33 3W P I2R0 3 332 10 11 1W 某同学求解如下 整个回路的电流是 课堂训练 答 此解法不当 整个回路的电流是 电源释放的电功率 电动机消耗功率 2 小张同学将一直流电源的总功率PE 输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标纸上 如右图中的a b c所示 则下列判断正确的是 A 直线a表示电源的总功率B 曲线b表示电源的输出功率C 电源的电动势E 3V 内电阻r 1 D 电源的最大输出功率Pmax 9W AC 解见下页 解 电源的总功率PE IE I 所以直线a表示电源的总功率 电源内部的发热功率Pr I2r I2 所以曲线b表示电源内部的发热功率 输出功率 由直线a E P I 9 3 3V 由曲线b r Pr I2 9 32 1 5 汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗 如图15图 在打开车灯的情况下 电动机未启动时电流表读数为10A 电动机启动时电流表读数为58A 若电源电动势为12 5V 内阻为0 05 电流表内阻不计 则因电动机启动 车灯的电功率降低了 A 35 8WB 43 2WC 48 2WD 76 8W 解 车灯的电阻R 12 5 10 0 05 1 2 车灯原来的功率P1 I12