闭合电路的欧姆定律.doc

新课程网校WWW.XKCWX.COM 全力打造一流免费网校！闭合电路的欧姆定律【重点知识点拔】1电源的电动势。电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。电动势表征的是电源把其他形式的能转化为电能的本领。例如干电池的电动势为1.5V，与干电池的形状及大小无关。2闭合电路的欧姆定律。其文字表述为：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。其数学表达式为。3路端电压。路端电压就是外电路（电源外部的电路）两端的电压，也叫外电压，显然就是电源两极之间所接电压表测量出的电压。4电源的输出功率。在纯电阻电路中，电源的输出功率可见当R=r时，有最大输出功率。【难点解析】1闭合电路欧姆定律的几种表达形式。闭合电路的欧姆定律，由于着眼点不同，可以有多种表达形式。常见形式有：（1）电流形式：，说明决定电路中电流强度的因素与电流间的关系，即电流强度与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比。（2）电压形式：E=I（R+r），或等，它表明电源电动势在值上等于电路中内、外电压之和。（3）能量形式：，此式可以认为是电压形式两端乘以电荷量q而来，使能量转化的本质更显现出来，即移送单位电荷量电荷的过程中，非静电力做功与电场力做功量值相等；也就是说，其他形式的能量转化为电能，再由电能转化为电阻R上的内能的转化过程中，能量守恒。（4）功率形式：或。总之，闭合电路欧姆定律无论用何种形式表达，本质上都是能的转化与守恒定律在恒定电流中的体现，可见闭合电路欧姆定律是十分重要的定律之一。2通路、断路及短路状态。（1）通路状态：当外电阻R满足R0时，电路处于通路状态。在通路状态中，电流，路端电压U=IR=EIr，电阻R消耗的电功率。（2）断路状态：当外电阻R时，电路处于断路状态。在断路状态中，电流，路端电压，电阻R消耗的电功率为零。（3）短路状态：当外电阻R=0时，电路处于短路状态。在短路状态中，有短路电流，路端电压。由于短路时，电源总功率，即电源将其他形式的能量转化成的电能全部消耗在内电路中，会使电源急剧发热而烧毁，并由此引起其他不愉快的事情发生，因此应防止短路状态发生。3电路中的几种功率。根据全电路欧姆定律，有，式中IE反映电源在单位时间里将其他形式能量转化为电能的数量，称为电源的总功率，即；式中IU是电源向外电路提供的电功率，当然也是外电路消耗的电功率；称为电源的输出功率，即；式中为 电源内部因内阻发热而损耗的电功率，称为电源内耗（或热耗）功率，即。这样从能量分配的角度上，有。由于一般情况下，认为电源的电动势E和内电阻r是定值，因此在外电阻减小时，I增大，从而电源总功率及电源热耗功率均增大；在外电阻增大时，及均减小。对于输出功率，当R=r时有最大输出功率；在外电路电阻Rr时，随着R 的增大，电源的输出功率减小。【典型例题分析】例题1 如图1所示电路，滑动变阻器的总电阻R=6，定值电阻，。当滑片P在a端时，电压表的示数是3V；当滑片P在b端时，电压表的示数是2V。求电源电动势E及内电阻r。解析：当滑片P在a端时，滑动变阻器的有效电阻为R=6，这时变阻器R与电阻并联后再与电阻串联，此时外电阻此时干路电流，从而有E=3+r 当滑片P在b端时，滑动变阻器的有效电阻，则外电阻此时干电流，从而有E=2+2r 由、式得 3+r=2+2r解得 r=1，E=（3+1）V=4V例题2 在图2所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动时，电流表、及电压表V的示数的变化情况是（ ）A电流表增大，减小，电压表V减小B电流表减小，增大，电压表V减小C电流表增大，增大，电压表V增大D电流表减小，减小，电压表V增大解析：滑动变阻器的滑片P向上端a滑动时，其电阻值变小，使外电路总电阻变小。根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流将变大，即电流表的示数增大，可见选项A和D是错误的。根据闭合电路欧姆定律，电压表示数U符合当电流I增大时，电压表的示数应减小，可见选项C是错误的。这时，只有选项B没有被排除，是正确的。不妨验证一下：由于加在电阻上的电压为电压表的示数，随着电压表示数U的减小，根据部分电路欧姆定律，知通过电阻的电流必减小，即电流表的示数减小。可见选项B确实是正确的。综上可知，选项B正确。例题3 如图3所示，定值电阻，变阻器的总阻值为R，电源电动势为E，内阻。求：（1）电流表A的示数的最小值；（2）电压表V的示数的最小值。解析：令变阻器的滑片P到上端A的电阻为x，则外电路总电阻 （1）当时，外电阻有最大值：此时干路电流最小，即电流表有最小示数（2）当x=0或x=R时（即滑片滑至两端时），外电阻有最小值此时干路电流最大干路电流最大时，有最小路端电压。例题4 电阻和电池组甲的UI图象如图4所示。分别与电池组甲接通时消耗的功率为。（1）若阻值增大使电流减小，导致它们消耗的功率变为。设，试分别分析随电流的变化而变化的情况。（2）若阻值仍如图4所示，使它们分别与另一电池组乙接通，这时它们消耗的功率分别为，其中，求电池组乙的电动势及内电阻。解析：根据电阻，知，。由图并根据欧姆定律E=U+Ir，有，解得：，。（1）电池组甲的输出功，即。当R=r时，即当时，P有最大值由图可知，从而初始值为4A，若，则若，则；若，则；即由4A3A2A0的变化过程中，先由零增至1.5W，再减至零，其后在负值区间由零逐渐趋于-12W。由图可知，从而初始值为2A，有，则即由2A0的变化过程中，在负值区间由零逐渐趋于-12W。（2）当电阻与电池组乙接通时，其功率有即当电阻与电池组乙接通时，其功率有即解得： 【同步达纲练习】1用图5所示电路，测定电池组的电动势和内电阻，其中为电压表，其内阻足够大，定值电阻R=7.0。在电键S未接通时，的读数是6.0V；电键S接通后，的读数变为5.6V。那么电池组的电动势和内电阻分别等于（ ）A6.0V 0.5 B6.0V 1.25C5.6V 1.25 D5.6V 0.52两个相同的电阻R，串联起来接在电动势为E的电源上，通过每一个电阻的电流为I；若将这两个电阻并联起来，仍接在该电源上，此刻通过每一个电阻的电流强度为，则该电源的内电阻是（ ）A B CR D4R3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（ ）A4W；1 B4W；2 C2W；1 D2W；24如图7所示电路，电源内阻不能忽略，阻值小于变阻器的总电阻但不等于零。当滑动变阻器的滑片P停在变阻器的中点时，电压表的示数