闭合电路的欧姆定律.doc

精锐教育学科教师辅导教案学员编号：SH0165463 年 级：高二 课时数：3 学员姓名: 阮翌宸 辅导科目：物理 学科教师:戚金涛 授课类型T-闭合电路的欧姆定律T-电压关系T-功率关系星 级教学目的1. 理解描述闭合电路的欧姆定律；2. 掌握闭合电路中的电压关系分析和计算；3. 掌握闭合电路中的功率关系计算。授课日期及时段2014-1-26教学内容.课堂导入初中时我们对于欧姆定律有了初步的了解，对于电路的动态分析以及电功率也进行了简单的研究，从这一节课开始我们将对闭合电路中的欧姆定律计算进行进一步的学习与分析.同步讲解一、要点提纲：1电动势（1）电源是通过非静电力做功把其它形式的能转化为电势能的装置；（2）电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量；（3）电源电动势数值上等于非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功即有：E=W/q（4）电源电动势和内阻都由电源本身性质决定，与所接的外电路无关2闭合电路欧姆定律 （1）内容：闭合电路的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比（2）闭合电路欧姆定律的表达形式：或EU+Ir （3）适用范围:纯电阻电路3闭合电路中的电压关系（1）电源电动势等于内、外电压之和；图7-4-1EIUOIm注意:U不一定等于IR （纯电阻电路中UIR，非纯电阻电路中UIR）（2）路端电压与电流的关系（如图7-4-1所示）路端电压随总电流的增大而减小电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E在图象中，UI图象在纵轴上的截距表示电源的电动势路端电压为零时（即外电路短路时）的电流Im（短路电流）图线斜率绝对值在数值上等于内电阻（3）纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R变化关系外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；外电路断开时，R，路端电压UE；外电路短路时，R0，U0，IIm E/r4闭合电路中的功率关系（1）电源总功率、电源的输出功率、电源内阻消耗功率及关系（2）电源提供的功率等于电源内部消耗的功率和各用电器消耗功率之和（能量转化和守恒）（3）电源输出功率电源输出功率与外阻关系（纯电阻）（a）数学关系式图7-4-2外电阻改变，恰有Rr时，输出功率最大，PE2/（4r）R越接近电源的内阻r，输出功率越大（b） P-R图像如图7-4-2所示 电源输出功率与电流的关系P=IEI2r当I=E/2r时，P最大（适用于一切电路）5、重、难点知识归纳和讲解（一）闭合电路欧姆定律1、电源电动势：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量；电动势的大小由电源本身的性质决定，数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量，也等于电源没有接入电路时两极间的电压；电动势是标量，方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。2、闭合电路欧姆定律（1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。（2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r，外电路的电阻为R，那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir，电流流过外电阻时的电压降为U外=IR，由U外U内=E，得。该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，适用条件是外电路为纯电阻电路。3、路端电压与负载变化的关系（1）路端电压与外电阻R的关系：（外电路为纯电阻电路）其关系用UR图象可表示为：（2）路端电压与电流的关系U=EIr（普适式）其关系用UI图象可表示为当R=时，即开路，当R=0时，即短路，其中，r=|tg|.4、闭合电路中的功率（1）电源的总功率（电源消耗的功率）P总=IE电源的输出功率（外电路消耗的功率）P输=IU电源内部损耗的功率：P损=I2r由能量守恒有：IE=IUI2r（2）外电路为纯电阻电路时：由上式可以看出：即当R=r时，此时电源效率为：（2）当Rr时，随R的增大输出功率减小。（3）当Rr时，随R的增大输出功率增大。（4）当时，每个输出功率对应2个可能的外电阻R1和R2，且（二）“串反并同”定则：在外电路为混联的闭合电路中，讨论因某一电阻发生变化引起电路中各参量的变化时，可采用以下简单的方法：“串反并同”，当某一电阻发生变化时，与它串联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相反的变化；与它并联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相同的变化。（三）含电容器的电路分析：有电容器连接的电路，当电路电压达到稳定时，电容器当断路处理，它两端的电压等于它并联部分的电阻的两端电压。通常是先不考虑电容器，画出等效电路，再安上电容器，电容器在恒定电流中可等效为“电压表”。找出“电压表”的读数及变化，再由Q=CU求解。二、典型例题例1、在如图所示的电路中，当滑线变阻器的滑动头向b端滑动时，电流表和电压表的示数将如何变化？解：整个电路的结构是：R2与R3并联，然后再与R1串联，电压表测的是路端电压，电流表测的是R3支路的电流强度。当滑动头向滑动时，R3的阻值减小，由R并=R2R3/(R2+R3)知并联电路总电阻R并减小，故外电路总电阻R=R1+R并减小。根据闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)，总电流强度I增大，由U=E-Ir知路端电压即电压表的示数将减小。因并联电路电压U并=U-IR1所以U并减小，通过R2的电流I2= U并/R2减小。由I3=I-I2，可以看出R3支路的电流，即电流表的示数将增大。说明：（）判断并联电路的电压时不能用U并=IR并，因为R并在减小而在增大，其乘积倒底如何变，由题设条计不能确定；同样在判断I3时也不能用I3=U并/R3，因为R3和U并都在减小，无法确定I3如何变。此时应通过先研究阻值不变的电阻R1和R2的电压、电流的变化，再去讨论U并和I3的变化情况。（2）如果使用“串反并同”定则，判断起来更简捷，R3减小，则与它串联的电流表的示数必增大；R1、R2、R3混联电路电阻减小，则与它相并联的电压表的示数也应相应减小。例2、某一电源对外供电电路如图，已知R1=6，电源内阻r=1，滑动变阻器的电阻R2变化范围为04。（1）当闭合开关S后，将变阻器的电阻调到有效电阻R2=2时，电源消耗的总功率为16W，电源输出功率为12W，求灯泡电阻RL的阻值。（2）若将开关S断开，此时灯泡L消耗的功率为多少？（3）在开关S断开的情况下，仍要使灯泡消耗的功率和S闭合时相同，应将滑动变阻器的滑动片向哪边移动？移动到使其有效电阻值R2等于多少的位置？解析：（1）因为电源内消耗功率：P内=I2r=P总P出.所以所以，灯泡电阻（2）S断开后，通过灯泡L的电流为：此时灯泡消耗的功率为：（3）若S断开后仍要使灯泡消耗的功率和S闭合时相同，则由解（1）可知通过灯泡的电流仍应为1A，由闭合电路欧姆定律有：即滑动变阻器的滑动片应向右滑动到R2等于3处.例3、如图所示的电路中，电源的电动势恒定，要想使灯泡变暗，可以（）A增大R1B减小R1C增大R2D减小R2分析：电路是灯泡R与R2并联后再与电阻R1串联。若增大R1，灯泡两端电压变小，灯泡变暗。同样若减小R1，则灯泡变亮。若增大R2，使得回路的总电阻增大，干路中电流减小，灯泡两端电压变大，灯泡变亮。同样若减小R2，则灯泡变暗。故AD正确。答案：AD例4、如图所示，E=10V，C1=C2=30F，R1=4.0，R2=6.0，电池内阻可忽略。先闭合开关S，待电路稳定后，再将S断开，则断开S后流过电阻R1的电量为_C。解析：S闭合时，C1两板电压等于电阻R2两端电压，上极板电势高。C2两极板间电压为零.S断开时，C1、C2两端电压均为E，且上极板电势高。流过R1的电量为：Q=C1EC2EQ1=23010610C1.8104C=4.2104C.例5、如图所示的电路中R1、R2、R3和R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r0.设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U.当R5的滑动触点向图中a端移动时（）AI变大，U变小BI变大，U变大CI变小，U变大DI变小，U变小分析：当滑头向a移动时，R5的阻值变小，使R2、R4、R5的总阻值Rab变小，从而引起总的外阻R外的变小.得到Uab变小，所以的数值变小.答案：D评注：在讨论电路中电阻发生变化后引起电流、电压发生变化的问题时，应根据电路的结构，由局部到整体的思路，得到总电流的变化情况，然后再到局部分析出电压和支路电流的变化情况。三、跟踪练习：一、填空题1、蓄电池的电动势是2V，说明电池内非静电力每移动1C的电荷做功 ，其电势能（填“增加”或“减小”），是 能转化为 能的过程。 2、电池的内电阻是0.2，外电路上的电压是1.8V，电路里的电流是0.2A，则电池的电动势是_V，外电路的电阻是_。 3、电源的电动势为3.0V，内电阻为0.20，外电路的电阻为4.80，则电路中的电流I=_A，内电压_V，路端电压_V。 4、如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，外电路总电阻为R，当S闭合后，电源总功率为_，电源的输出功率为_，外电路消耗的功率为_，内电路消耗的功率为_，电源的供电效率为_。 5、如图所示电路中，当K接a点时，通过负载R1的电流强度为2A，电源的输出功率是10W，当K接b点时，通过负载R2的电流强度是1A，电源的输出功率是5.5W，则该电源的电动势等于 ，内阻等于 。6、某同学用电流表和电压表等仪器测量干电池的电动势和内电阻，实验中分别测量了新旧电池各一节，根据测量结果分别作出新、旧电池的UI图象如图甲和图乙所示则图 (填“甲”或“乙”)表示新电池的UI图象，由图象可求出新电池的内阻r1= ，旧电池的内阻r2= 二、选择题7、下列有关电源电动势的说法，错误的是（ ）A电源的电动势数值上等于不接用电器时电源正负两极间的电压B电源的电动势反映了电源将其它形式能转化为电能的本领大小C电源的电动势就是电压D电源的电动势等于电路中内、外电压之和 8、下面是对电源电动势概念的认识，你认为正确的是：A同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化B1号1.5V干电池比7号1.5V干电池大，但电动势相同C电动势表征了电源把其他形式能转化为电能的本领，电源把其他形式能转化为电能越多，电动势越大D电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同 9、许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板的开路电压是600mV，短路电流是30mA，这块电池板的内电阻是( ).(A)60 (B)40 (C)20 (D)1010、电源的电动势为4.5V，内电阻为0.50，外电路接一个4.0的电阻，这时电源两端的电压为( ).(A)5.0V (B)4.5V (C)4.0V (D)3.5V11、在“测定电源电动势和内阻”的实验中，某同学根据实验数据，作出了正确的Ut图象，如图4所示，其中图线斜率绝对值的物理含义是A短路电流B电源内阻C电源电动势D全电路电阻12、电源电动势为，内阻为r，向可变电阻R供电.关于路端电压，下列说法中正确的是( ).(A)因为电源电动势不变，所以路端电压也不变(B)因为U=IR，所以当R增大时，路端电压也增大(C)因为U=IR，所以当I增大时，路端电压也增大(D)因为U=-Ir，所以当I增大时，路端电压下降13、若用E表示总电动势，U表示外电压，U表示内电压，R表示外电路总电阻，r表示内电阻，I表示总电流强度，考察下列各关系式：U = IR U = EU E = U+Ir I =E / (R+r) U = ER / (R+r) U = E+Ir，上述关系式中成立的是：（ ）A、B、C、D、 14、在闭合电路中，外电路电阻变大时 A路端电压减小 B电路中的电流增大 C电源内部的电压升高 D电源的内、外电压之和保持不变15、照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的，可是我们在晚上七、八点钟用电高峰时开灯，电灯比深夜时要显得暗些，这是因为此时A总电阻比深夜时大，干路电流小，每盏灯分到的电压就小B总电阻比深夜时大，干路电流小，每一支路的电流就小C总电阻比深夜时小，干路电流大，输电线上损失电压大D干路电流一定，支路比深夜多，输电线上损失电压大16、 用电动势=6V、内电阻r=4的直流电源依次分别对下列四个电珠供电，最亮的电珠是( ).(A)“6V，12W” (B)“6V，9W” (C)“6V，4W” (D)“6V，3W”17、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 当该电池组的输出功率为120W时，电池组的内阻和输出电压分别为 （ ） A5，15 V B12，6 VC30，5 V D5，30 V18、在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是（）AI1增大，I2 不变，U增大BI1减小，I2 增大，U减小CI1增大，I2 减小，U增大DI1减小，I2 不变，U减小19、如图所示的电路中，电压表和电流表都是理想电表，若将滑动变阻器的滑动触点向b端移动时（ ）A电压表V的读数增大，电流表A的读数减小B电压表V的读数减小，电流表A的读数增大C电压表V和电流表A的读数都减小D电压表V和电流表A的读数都增大20、如图所示，L1、L2、L3为三个相同的灯泡。在变阻器R的滑片P向上移动过程中，下列判断中正确的是AL1变亮，L3变暗BL2变暗，L3变亮CL1中电流变化量大于L3中电流变化量DL1中电流变化量小于L2中电流变化量21、用如图B-3所示的电路测电池组的电动势和内阻.其中V为电压表（其阻值足够大），定值电阻R=7.0.在开关未接通时，V的读数为6.0V；接通开关后，V的读数变为5.6V.那么，电池组的电动势和内阻分别等于（）A.6.0V 0.5 B.6.0V 1.25C.5.6V 1.25 D.5.6V 0.522、如图，电源内阻不能忽略，电流表和电压表为理想电表,下列说法不正确的是 A若R1断路，表的读数均减小B若R2断路，表的读数均减小C若R3断路，电流表读数为0，电压表读数变大D若R4断路，表的读数均变大23、在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4均为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A1读数为I1，电流表A2的读数为I2，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时（ ）AI1变大，I2变大，U变大BI1变大，I2变小，U变大CI1变大，I2变小，U变小DI1变小，I2变小，U变小三、计算题24、人造卫星常用太阳能电池供电太阳能电池由许多片电池板组成某电池板的电动势是5V，如果直接用这个电池板向电阻为40的外电路供电，供电电流是0.1A求：(1)外电路的路端电压，(2)电池板的内阻。 25、（12分）如下左图所示，R114，R29，当S扳到位置1时，电压表示数为2.8V，当开关S扳到位置2时，电压表示数为2.7V，求电源的电动势和内阻？（电压表为理想电表）26、（12分）如图所示，R1=14,R2=9。当开关处于位置1时，电流表读数I1=0.1A；当开关处于位置2时，电流表读数I2=0.15A。求电源的电动势E和内电阻r。27、如图所示，R为电阻箱，电压表为理想电压表当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数为U1=4V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5V求：（1）电源的电动势E和内阻r（2）当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?28、如图所示，已知电源电动势E=20V，内阻r=1，当接入固定电阻R=4时，电路中标有“3V 4.5W”的灯泡L和内阻RL=0.5的小型直流电动机D恰能正常工作，求： （1）电路中的电流强度？ （2）电动机的额定工作电压？ （3）电源的总功率？.物理巴士乔治西蒙欧姆1欧姆(Georg Simon Ohm,17871854年)，德国物理学家。1787年3月16日出生于德国埃尔兰根。欧姆是家里七个孩子中的长子，他的父亲是一位熟练的锁匠，爱好哲学和数学。欧姆从小就在父亲的教育下学习数学，这对欧姆以后的发展起了一定的作用。欧姆曾在埃尔兰根大学求学，由于经济困难，于1806年中途辍学，去外地当家庭教师。1811年他重新回到埃尔兰根取得博士学位。在埃尔兰根教了三个学期的数学，因收入菲薄，不得不去班堡中等学校教书。1817年出版了欧姆的第一著作（几何教科书），他被聘为科隆的耶稣会学院的数学、物理教师，那里实验室设备良好，为欧姆研究电学提供了条件。1825年欧姆发表了有关伽伐尼电路的论文，但其中的公式是错误的。第二年他改正了这个错误，得出有名的欧姆定律。欧姆定律刚发表时，并没有被大学所接受，连柏林学会也没有注意到它的重要性。欧姆非常失望，他辞去了在科隆的职务，又去当了几年私人教师。随研究电路工作的进展，人们逐渐认识到欧姆定律的重要性，欧姆本人的声誉也大大提高。1833年他被聘为纽伦堡工艺学校物理教授。1841年伦敦皇家学会授予他勋章。1849年他当上了慕尼黑大学物理教授。他在晚年还写了光学方面的教科书。1854年7月6日，欧姆在德国曼纳希逝世。参考答案一、填空题1、增加，化学、电 2、1.84 9 3、0.6 0.12 2.88 4、 5、6V，0