高中物理第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律课件新人教版选修3_1

7闭合电路的欧姆定律 1 通过闭合电路欧姆定律的理论推导过程 体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用 理解内 外电路的能量转化 2 理解内 外电压 理解闭合电路的欧姆定律 3 会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系 能进行相关的电路分析和计算 假如用发电机直接给教室内的电灯供电 电灯两端的电压等于发电机的电动势吗 提示 不等于 因为发电机内部有电压降 2 路端电压与负载的关系 1 路端电压与电流的关系 公式 U E Ir 图象 U I图象 如图所示是一条倾斜的直线 该线与纵轴交点的纵坐标表示电动势 斜率的绝对值表示电源的内阻 为什么不能直接用导线把电源的两极连接起来 提示 直接用导线把电源的两极连接起来时 电路中电阻很小 电流很大 容易损坏电源 1 解决闭合电路问题的一般步骤 1 认清电路中各元件连接关系 画出等效电路图 2 求总电流I 若已知内 外电路上所有电阻的阻值和电源电动势 可用闭合电路的欧姆定律直接求出 若内 外电路上有多个未知电阻 可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I 当以上方法都行不通时 可以应用联立方程求出I 3 根据串 并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流 4 当外电路含有非纯电阻元件时 如电动机 电解槽等 不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流 也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流 若需要时只能根据串 并联的特点或能量守恒定律计算 特别提醒 1 对给定的电源 认为E r不变 2 在纯电阻电路中 任何一个电阻的增大 或减小 都将引起电路总电阻的增大 或减小 该电阻两端的电压一定会增大 或减小 3 对于有电压变化的闭合电路问题 由E U外 U内 可知内 外电路电压变化的绝对值相等 即 U外 U内 特别提醒 1 电源的总功率等于电源的内 外电路消耗的电功率之和 2 电源的输出功率最大时 电源的效率不是最大 而是50 2 路端电压与电流的关系对纯电阻电路有U E Ir 对给定的电源 电动势和内电阻为定值 所以路端电压与电流是线性关系 如图乙所示 图象表达 U轴截距是电源电动势 I轴截距等于短路电流 直线的斜率等于内电阻 该图象也称为电源的伏安特性图象 类型一 类型二 类型三 闭合电路的动态分析 例1 多选 在如图所示的电路中 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 A 灯泡L将变暗B 灯泡L将变亮C 电容器C的电荷量将减少D 电容器C的电荷量将增加 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 题后反思当电路中某一部分电阻变化时 整个电路各处的电压 电流都会受到影响 分析时 应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点 从总电流的变化顺次推理 借助串 并联电路规律去分析各部分电路中相关物理量的变化 类型一 类型二 类型三 触类旁通 电动势为E 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 当滑动变阻器的滑片由中点滑向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 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 题后反思将 R r 当作电源的内电阻 当内 外电路电阻相等时 电源有最大输出功率 这个条件适用于求变阻器上消耗的最大功率 不适用于求定值电阻上消耗功率的最大值 因为R0是可变电阻 不能当作电源内阻 当R0的阻值等于零时电路中会出现最大电流 而此时却是R上消耗的最大功率的条件 类型一 类型二 类型三 触类旁通在例2中 如果滑动变阻器的最大阻值为20 当R0调到多大时 R0消耗的功率最大 求出最大功率 解析 可把R看成电源内阻的一部分 因为R0 R r 因此 R0越接近R r R0消耗的功率越大 所以当R0 20 时 R0上消耗的功率最大 由P I2R0可得Pmax 0 035W 答案 20 0 035W 类型一 类型二 类型三 路端电压与电流的关系 例3 多选 如图所示 直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线 直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线 直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线 将这个电阻分别接到a b两电源上 那么 A R接到b电源上时电源的效率高B R接到b电源上时电源的输出功率较大C R接到a电源上时电源的输出功率较大 但电源效率较低D R接到a电源上时电阻的发热功率较