闭合电路欧姆定律的应用

让更多的孩子得到更好的教育 1 闭合电路欧姆定律的应用闭合电路欧姆定律的应用 一 目标与策略一 目标与策略 明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件 要做到心中有数 学习目标 学习目标 进一步加深对闭合电路各量及其关系的理解 熟练地运用闭合电路欧姆定律对电路进行分析与计算 能够综合运用电路有关知识 串 并联电路特点 部分电路欧姆定律等 对闭合电路进行动态分析和计算 如 路端电压 电压的输出功率 电源的效率等随外电阻的变化 能够熟练地运用能的转化和守恒的知识解决非纯电阻电路问题 如电动机电路等 重点 重点 综合运用电路知识解决闭合电路问题 难点 难点 电路的等效 简化和电路的极值问题 电路故障的判断等 学习策略 学习策略 典型的电路分析和计算问题 涉及两个欧姆定律 电功 电功率 电热 串并联电路的特点等知识点 要确切理 解每个物理概念和物理规律的内涵 适用条件及有关知识的联系和区别 同时可以在学习中总结 归纳方法和技 巧 使复杂问题得到简化 二 学习与应用二 学习与应用 一 一 闭合电路欧姆定律的内容是什么 闭合电路中的各物理量中 哪些是不变的量 哪些是自变量 哪些是因变量 二 二 在闭合电路中能量是怎么转化的 凡事预则立 不预则废 科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对性 我们要在预习的基础上 认真听讲 做到眼睛看 耳朵听 心里想 手上记 知识回顾知识回顾 复习复习 学习新知识之前 看看你的知识贮备过关了吗 让更多的孩子得到更好的教育 2 知识点一 关于闭合电路欧姆定律知识点一 关于闭合电路欧姆定律 一 一 闭合电路欧姆定律 1 已知电动势为 E 内电阻为 r 的电源和电阻 R 组成闭合回路 如图 电路 中有电流 I 通过 根据欧姆定律 U I U I 和 E U U 得 E 即 I 2 闭合电路的电流 跟电源的电动势成正比 跟整个电路的电阻成反比 二 二 对闭合电路欧姆定律的理解 公式的适用对象 1 适用于纯电阻电路 U I R 2 适用于纯电阻电路 E I Rr 3 E U U 适用于各种电路 U E Ir 与 E U U 相同 知识点二 闭合电路欧姆定律应用知识点二 闭合电路欧姆定律应用 一 一 路端电压随负载的变化分析 负载即用电器 而 R 是由负载的结构决定的 当 R 变化时 路端电压 U 电流 I 随之变化 由 E Ir U 得 1 ERE UEIr Rrr R 可见 1 U 随 R 的增大而 随 R 的减小而 U I 曲线如图所示 2 当 R 0 短路 时 U 此时 最 会引起火I 知识要点知识要点 预习和课堂学习预习和课堂学习 认真阅读 理解教材 尝试把下列知识要点内容补充完整 带着自己预习的疑惑认真听 课学习 请在虚线部分填写预习内容 在实线部分填写课堂学习内容 课堂笔记或者其它补 充填在右栏 详细内容请学习网校资源 ID tbjx5 211251 让更多的孩子得到更好的教育 3 灾 3 当 R 断路 时 U 二 二 电源做功 功率和输出功率及效率问题的分析 1 电源做功 W 电源的总功率 P 2 电源的输出功率为 222 2 222 4 4 EE RE PI RR RrrRRrRr r R 出 当 R 时 P出有最大值 m P P出与外电阻 R 的这种函数关系可用如上图的图象定性地表示 由图象可知 当 R r 即外电阻等于内电阻 时 电源的输出功率最大为 Pm 当 R r 时 对于每一个 电源输出功率 P0 总有两个阻值不同的外电阻 R1和 R2与其对应 由图象还可知当 R r 时 若 R 增大 则 P出 当 R r 时 若 R 增大 则 P出 3 电源的效率 2 I R 当 R 增大时 效率 当 R r 时 电源有最 输出功率时 效率仅为 效率并不高 4 用电器获得最大功率的分析 处理这类问题通常采用等效电源法 解题时应根据需要选用不同的等效方式 将 用电器获得最大功率问题转化为电源输出最大功率的问题 知识点三 元件的知识点三 元件的 U I 曲线和电源的曲线和电源的 U I 曲线的比较曲线的比较 一 一 两种图象 图甲是定值电阻的 U I 曲线 纵坐标和横坐标分别代表了 两端的电 压 U 和通过该电阻的电流 I 反映了 I 跟 U 的正比例关系 图乙是对闭合电路整体而言 的 U 表示 电压 I 表示通过电源的电流 图线反映 U 与 I 的制约关系 让更多的孩子得到更好的教育 4 二 二 两种图象的物理意义 图甲表示导体的性质 而图乙所示是电源的性质 在图甲中 U 与 I 成正比的前 提是 保持一定 在图乙中 电源的 和 保持不变 外电阻是 变的 正是 R 的变化才有 U 和 I 的变化 甲图直线的斜率是 乙图直线的斜率表示 三 三 两种图象的应用 将元件的 U I 图线和电源的 U I 图线放在同一个坐标系内 它们的交点坐标 U0 I0 就是元件接在该电源上时的工作状态 如图所示 知识点四 含有电容的直流电路知识点四 含有电容的直流电路 一 一 含容电路的简化 在直流电路中 当电容器充 放电时 电路里有充 放电电流 一旦电流达到稳 定状态 电容器在电路中就相当于一个电阻值无穷大的元件 在电路分析时可看作是 路 简化电路时可去掉它 若要求电容器所带电荷量时 可在相应的位置上 用 理想 表代替 此表的读数即为电容器两端的 二 二 含容电路的一些结论 1 电路稳定后 由于电容器所在支路无电流通过 所以在此支路中的电阻上 无电压降 因此电容器两极间的电压就等于 两端的电压 2 当电容器和电阻并联后接入电路时 电容器两极间的电压与 两 端的电压相等 I U E 0 U0 I0 R U0 I0 让更多的孩子得到更好的教育 5 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 两端电压升高 电容器将 电 如果电压降低 电容器将通过与它连接的电路 电 说明 说明 对电容器电荷量的变化问题 要注意电容器两个极板的电性变化 若极板 电性不变 则 Q Q2 Q1 若极板电性互换 则 Q 知识点五 关于电路故障知识点五 关于电路故障 一 一 电路出现故障的原因 1 短路 2 断路 二 二 电路故障特点 1 断路特点 电路中发生断路表现为电源电压不为零 而电流 断路 后 电源电压将全部降落在断路之处 2 短路特点 电路中其一部分发生短路 表现为有电流通过电路而该电路两 端电压 三 三 电路故障的检测 用电压表检测 1 若电路中某两点电压不为零 说明电压表上有电流通过 则在并联路段之 外无 路或并联电路内无 路 2 若电路中某两点电压为零 说明电压表上无电流通过 则可能在并联路段 之外有 路或并联电路内有 路 说明 说明 以上判断限于电路中只有一处故障 四 四 假设法寻找电路故障发生原因及故障点 已知电路发生某种故障 寻找故障发生的位置时 可将整个电路划分为若干部分 然后逐一假设某部分电路发生故障 运用欧姆定律进行正向推理 推理结束若与题述 物理现象不符合 则故障不是发生在这部分电路 若推理结果与题述物理现象符合 则故障可能发生在这部分电路 直到找出发生故障的全部可能为止 亦称排除法 知识点六 电流表 电压表对电路的影响知识点六 电流表 电压表对电路的影响 一 一 如果电流表 电压表是理想的 理想电流表内阻是零 理想电压表内阻可看作 无穷大 当把电表接入电路中 它们的作用是显示电流 电压的仪器 二 二 在有些电路中 电表的内阻对电路的影响很大 不能忽略 这时电表在电路中 的作用是能显示电流 电压的电阻 让更多的孩子得到更好的教育 6 类型一 闭合电路的计算类型一 闭合电路的计算 例例 1 如图所示 AB CD 为两根平行 相同的均匀电阻丝 EF 为另一根电阻丝 其 电阻为 R 它可以在 AB CD 上滑动并保持与 AB 垂直 EF 与 AB CD 接触良 好 图中电压表为理想电压表 电池的电动势和内阻都不变 B D 与电池两极 连接的导线的电阻可忽略 当 EF 处于图中位置时 电压表的读数 U1 4 0 V 已 知将 EF 由图中位置向左移动一段距离 L 后 则电压表的读数变为 U2 3 0 V 若将 EF 由图中位置向右移动 L 电压表的读数 U3是多少 解析 解析 总结升华 总结升华 类型二 闭合电路的动态分析类型二 闭合电路的动态分析 例例 2 如图所示 当滑动变阻器的触片向上端移动时 电流表 A1 A2和电压表 V1 V2示数如何变化 经典例题经典例题 自主学习自主学习 认真分析 解答下列例题 尝试总结提升各类型题目的规律和技巧 然后完成举一反 三 以做到融会贯通 无星号题目要求同学们必须掌握 为基础题型 一个星号的题目综 合性稍强 更多精彩和分析请学习网校资源 ID tbjx28 211251 让更多的孩子得到更好的教育 7 解析 解析 总结升华 总结升华 类型三 电路极值问题类型三 电路极值问题 例例 3 如图所示 电源电动势 E 6 V 内电阻 r 0 4 固定电阻 R1 2 R2 3 R3 是阻值范围为 0 5 的滑动变阻器 合上开关 S 调节滑动变阻器的触头 P 试 求通过电源电流的最小值 解析 解析 总结升华 总结升华 让更多的孩子得到更好的教育 8 类型四 电流表 电压表对电路的影响类型四 电流表 电压表对电路的影响 例例 4 如图所示 已知 3 k 6 k 电压表的内阻为 9 k 当电压表接在 1 R 2 R 两端时 读数为 2V 而当电压表接在 两端时 读数为 3 6 V 试求电路 1 R 2 R 两端 AB 间 的电压和电阻 R 的阻值 思路点拨 思路点拨 由于电压表的内阻与电阻和的值均在一个数量级 k 上 因此不 1 R 2 R 能按理想电表讨论 解析 解析 总结升华 总结升华 类型五 含有电容的直流电路和计算类型五 含有电容的直流电路和计算 例例 5 在如图所示的电路中 电源电动势 E 3 0 V 内电阻 r 1 0 电阻 R1 10 R2 10 R3 30 R4 35 电容器的电容 C 100 F 电容器原来不带 电 求接通开关 S 后流过 R4的总电荷量 解析 解析 让更多的孩子得到更好的教育 9 总结升华 总结升华 类型六 电路故障判断类型六 电路故障判断 例例 6 如图所示 开关 S 闭合后 白炽灯 L1 L2均不亮 用电压表测量各段的电压 结果是 Uab 0 Uac 6 V Ubc 6 V Ubd 6 V 已知电路中只有一处断路 则下 面判断正确的是 A 灯 L1断 B 灯 L2断 C 电阻 R 断 D 电源断 解析 解析 总结升华 总结升华 类型七 电路与静电场综合问题类型七 电路与静电场综合问题 例例 7 如图所示的电路中 两平行金属板 A B 水平放置 两板间的距离 d 40 cm 电源电动势 E 24 V 内电阻 R 1 电阻 R 15 闭合开关 S 待电路稳定后 将一带正电的小球从 B 板小孔以初速度 v0 4 m s 竖直向上射入板间 若小球 带电荷量为 q 1 10 2 C 质量为 m 2 10 2 kg 不考虑空气阻力 那么 滑动 变阻器接入电路的阻值为多大时 小球恰能到达 A 板 此时 电源的输出功率是 多大 g 取 10 m s2 解析 解析 让更多的孩子得到更好的教育 10 探究园地探究园地 请参看网校资源 ID tjyd0 211251 例例 1 我们都有过这样的体验 手电筒里的两节干电池用久了以后 灯泡发红光 这就是我们常说的 电池没电了 有人为了 节约 在手电筒里装一节新电池 和一节旧电池搭配使用 某同学为了检验此人的做法是否合理 设计了下面的实 验 1 该同学设计了如图甲所示的电路来分析测量新 旧干电池的电动势和内电 阻 并将测量结果描绘成如图乙所示 U I 图象 由图象可知 新电池 电动势 E1 V 内阻 r1 旧电池 电动势 E2 V 内阻 r2 2 计算新 旧电池各一节串联作电源使用时的效率 手电筒的小灯泡上标有 3 V 2 W 3 计算上小题中旧电池提供的总电功率和它本身消耗的电功率分别是多少 4 你认为新 旧电池搭配使用的做法是否合理 简述理由 思路点拨 思路点拨 从电源 U I 图象的截距和斜率上读出新旧电池的电动势和内阻 然后由 闭合电路欧姆定律进行计算 解析 解析 让更多的孩子得到更好的教育 11 总结升华 总结升华 例例 2 如图所示的电路 两节干电池的电动势均为 1 35 V 电压表的内电阻 Rg 1000 小灯泡的额定值为 2 5 V 0 75 W 当开关 S 投向 1 时 电压表 的读数为 2 5 V 当开关 S 投向 2 时 灯泡完全不亮 经认真检查 灯泡是好的 电路也没有问题 试分析小灯泡不亮的原因 解析 解析 例例 3 图中图线 表示某电池组的输出电压 电流关系 图线 表示其输出功率 电流关系 该电池组的内阻为 当电池组的输出功率为 120 W 时 电池组的输出电压是 V 解析 解析 让更多的孩子得到更好的教育 12 总结升华 总结升华 三 总结与测评三 总结与测评 要想学习成绩好 总结测评少不了 课后复习是学习不可或缺的环节 它可以帮助我们巩 固学习效果 弥补知识缺漏 提高学习能力 一 一 电路分析的方法 闭合电路中由于局部电阻变化 或开关的通断 引起各部分电压 电流 或灯泡明暗 发生变化的问题的分析方法如下 1 程序分析法 部分 整体 部分 由局部电阻变化判断总 的变化 由 判断总电流的变化 I 根据 U E 判断路端电压的变化 由欧姆定律及串并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化 以上分析可形象表示为 I RRIU U 分 局总总端 分 增大增大减小增大 减小减小增大减小 2 结论分析法 在闭合电路的动态分析过程中总结出如下 两个结论 利用这两个结论进行电路分析方便快捷 任一电阻 R 阻值增大 必引起该电阻中电流 I 的 和该电阻两端电压 U 的 I R U 任一电阻 R 阻值增大 必将引起与之并联的支路中电流 I并的 和与之串联的各电阻电压 U串的 I R U 并 串 3 极值或端值分析法 外电路上某个电阻的阻值发生变化时 往往是变阻器的阻值变化 电路中的某个量或某几个量也随之变化 可能出现 最大值或最小值 求出最大值或最小值后 这些量的变化情况也就随之确定 例如一段电路上的电阻出现最大值 电流可能 总结规律和方法总结规律和方法 强化所学强化所学 认真回顾总结本部分内容的规律和方法 把下列内容补充完整 熟练掌握技能技巧 相关内容请学习网校资源 ID tbjx25 211251 让更多的孩子得到更好的教育 13 出现最小值 电压可能出现最大值 有些情况下在所讨论的范围内某个量没有出现不单调变化 此时变化范围的端值就是最 大值或最小值 4 特殊值验证法 在某个量的变化范围内取几个特殊的状态 利用这些状态进行计算并加以比较 以确定某些量的变化情况 二 二 电路分析的技巧 1 当讨论定值电阻上电压 电流 的变化时 可用部分电路欧姆定律分析 当讨论可变电阻 R 上的电压 电流 变 化 时 不能再由欧姆定律分析 因它的电阻减小 或增大 两端的电压也减小 或增大 I 不好确定 这时 应从总 U I R 电流等于 分析 2 在闭合电路中 任何一个电阻增大 或减小 则电路的总电阻将 或 任何一个电阻增大 或减 小 该电阻两端的电压一定会 或 通过该电阻的电流 或 知识点