部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用.ppt

第二讲部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用 一 部分电路欧姆定律 1 内容 导体中的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 欧姆定律适用于金属导体和电解液 不适用于气体导电 2 公式 3 电阻的伏安特性曲线 4 比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小 注意 当考虑到电阻率随温度的变化时 电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线 一些非线性元件 如二极管 的伏安特性曲线也不是过原点的直线 串联电路的特征 二 串 并联电路的基本特征 1 I I1 I2 I3 U U1 U2 U3 R R1 R2 R3 并联电路的特征 2 I I1 I2 I3 U U1 U2 U3 I1R1 I2R2 I3R3 IR U P1R1 P2R2 P3R3 PR U2 三 闭合电路的欧姆定律的内容 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 闭合电路欧姆定律的表达形式 E U外 U内 I R间关系 U E Ir U I间关系 3 讨论 U E Ir 从上式可以看出 E r是常量 R I U是变量 a 当外电阻R减小时 可知I增大 内电压U Ir增大 路端电压U减小 b 当外电路短路时 R趋近于零 I趋近于E r 路端电压U趋近于零 电源的内阻一般都很小 所以短路时电流很大为Im E r c 当外电阻R增大时 则I减小 内电压U Ir减小 路端电压U增大 当外电路断开时 R变为无限大 I变为零 Ir也变为零 U E 这就是说 开路时的路端电压等于电源的电动势 而这时用电压表去测量时 读数却应该略小于电动势 还有微弱电流通过电源 四 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 五 电源的功率和效率 电功率 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 六 关于电源的输出功率的讨论 1 条件 R r 2 1 如图 已知E r 求电源的有最大输出功率的条件及Pm 2 如图 已知E r 若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻r 求电源的有最大输出功率的条件及Pm 1 条件 滑动变阻器电阻R为最大值时 2 3 如图 已知E r R0 求电源的有最大输出功率的条件及Pm 1 条件 R R0 r 2 4 如图 已知E r R0 若R0大于r 求电源的有最大输出功率的条件及Pm 1 条件 滑动变阻器的电阻R 0 2 5 如图 已知E r R0 求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm 1 条件 R r R0 2 6 如图 已知E r R0 若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻r和定值电阻R0之和 求滑动变阻器消耗的最大功率的条件及Pm 1 条件 滑动变阻器的电阻R为最大值Rm 2 1 如图5所示的是甲 乙 丙三个电源的U I图线 甲和丙两图线平行 下列判断正确的是 A 甲电源的电动势比乙大B 乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C 甲和丙电源的内阻相等D 甲电源内阻最大 丙电源内阻最小 BC 2 有一内电阻为4 4 的电解槽和一盏标为 110V60W 的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端 灯泡正常发光 则 A 电解槽消耗的电功率为120WB 电解槽发热功率为60WC 电解槽消耗的电功率为60WD 电路消耗总功率为60W C 3 如图所示电路 R1为变阻器 R2为定值电阻 r为电源内阻 且r R2 若R1上的电功率为P1 R2上的电功率为P2 以下叙述中正确的是 A 要使P1与P2的和最大 必须使R1 r R2 B 要使P1最大 必须使R1 R2 r C 要使P2最大 必须使R2 R1 r D P1 P2 的最大值 由 和r决定 ABD 4 13分 如图15所示 电源的电动势E 7 5V 内阻r 1 0 定值电阻R2 12 电动机M的线圈的电阻R 0 50 闭合开关S 电动机转动稳定后 电压表的示数U1 4V 电阻R2消耗的电功率P2 3 0W 求电动机转动稳定后 1 电路的路端电压 2 通过电动机的电流 解答 1 路端电压等于R2两端的电压 2 电源的电动势E U2 Ir 由此得干路电流 通过R2的电流 通过电动机的电流I1 I I2 1 5 0 5 A 1 0A 5 15分 如图所示 电解槽A和电炉B并联后接到电源上 电源内阻r 1 电炉电阻R 19 电解槽电阻 r 0 5 当S1闭合 S2断开时 电炉消耗功率684W S1 S2都闭合时电炉消耗功率475W 电炉电阻可看作不变 试求 1 电源的电动势 2 S1 S2都闭合时 流过电解槽的电流大小 3 S1 S2都闭合时 电解槽中电能转化成化学能的功率 解 1 当S1闭合S2断开时电炉功率为P1 电炉中电流 电源电动势E I R r 120V 2 当S1 S2都闭合时电炉功率为P2 电炉中电流 电源路端电压为U IRR 5 19 95V 通过电源的电流为 通过电解槽的电流为 IA I IR 20A 3 电解槽消耗的电功率 PA IAU 20 95 1900W 电解槽内热损耗功率 P热 IA2r 202 0 5 200W 电解槽转化成化学能的功率 P化 PA P热 1700W 6 如图所示的电路中 电源的电动势E 3 0V 内阻r 1 0 电阻R1 10 R2 10 R3 30 R4 35 电容器的电容C 10 F 电容器原来不带电 求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量 解 由电阻的串并联公式 得闭合电路的总电阻为 由欧姆定律得 通过电源的电流 I E R 1 3A 电源的端电压 U E Ir 8 3V 电阻R3两端的电压 通过R4的总电量就是电容器的电量 Q CU 2 0 10 5C 7 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