40.部分电路欧姆定律ppt课件

部分电路欧姆定律 部分电路欧姆定律1 电流2 电阻 电阻定律 1 电阻 2 电阻定律3 欧姆定律例14 电功 电功率例25 焦耳定律6 串联电路与并联电路例398全国117 复杂电路的简化例4例5例68 含电容电路的分析例79 电路中的电表例8例995年全国7例1010 电路中电势升降的分析例11例12例13 1 电流 03年上海12 若氢原子的核外电子绕核作半径为r的匀速圆周运动 则其角速度 电子绕核的运动可等效为环形电流 则电子运动的等效电流I 已知电子的质量为m 电量为e 静电力恒量用k表示 解 2 电阻 电阻定律 1 电阻 导体的电阻由导体本身的物理条件决定 而与加在导体两端的电压及通过导体的电流无关 表示导体对电流阻碍作用的物理量 我们定义加在导体两端的电压U与通过导体的电流I之间的比值 叫做导体的电阻 用R表示 写成公式为 式中 是比例常数 对于不同的材料 比例常数 的值是不同的 这说明该比例常数是个与材料有关的物理量 它反映了材料导电性能的好坏 我们把它叫做材料的电阻率 如果我们知道某种材料的导体的长度L 横截面积S及电阻R 那么该种材料的电阻率为 在温度不变时 导线的电阻跟它的长度成正比 跟它的横截面积成反比 写成公式为 2 电阻定律 导体中的电流跟它两端的电压成正比 跟它的电阻成反比 写成公式为 3 欧姆定律 例1 两电阻R1 R2的电流和电压的关系图线如图所示 可知两电阻的大小之比R1 R2等于 A 4 电功 电功率 一段电路上的电功率 跟这段电路两端的电压和电路中的电流成正比 即P UI 1 电功电流在一段电路上所做的功 跟这段电路两端的电压 电路中的电流和通电时间成正比 即W Uq UIt 2 电功率电流所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值叫做电功率 用P表示电功率 那么 用电器在正常工作条件下的电功率 电压 电流分别叫做用电器的额定功率 额定电压 额定电流 用电器通常标明额定功率和额定电压 用电器在额定电压下工作 它的实际功率是额定功率 实际电流是额定电流 如果用电器不在额定电压下工作它的实际功率就不等于额定功率 实际电流也不等于额定电流 3 用电器的额定值 例2 A灯的额定值为 110V40W B灯的额定值为 110V60W 电源电压为220V 为使A B两灯都正常发光 电源消耗的电功率至少应有多大 解 混联电路的总功率等于各用电器的功率之和 有以下一些方案 如图示 PR1 60 40 20WR1 1102 20 605 P总 60 60 120W PR2 60 40 100WR2 1102 100 121 P总 2 60 40 200W R3 1102 60 21 7 R4 1102 40 30 25 P总 2 60 40 200W 答案 在A灯上并联一个阻值为605 的匹配电阻后与B灯串联 再接到220V电源上 能使A B两灯都正常发光 此时电源消耗的电功率最小为120W 电流通过导体产生的热量 跟电流的平方 导体的电阻和通电时间成正比 用Q表示电流通过导体产生的热量 则Q I2Rt 5 焦耳定律 对于纯电阻电路 电流所做的功跟产生的热量相当 电能完全转化为电路的内能 此时欧姆定律成立 因而下面三个计算式是等价的 对于非纯电阻电路 电流所作的功跟产生的热量不相等 电能除部分转化为内能外 还要转化为机械能 此时部分电路的欧姆定律不再适用 前边三个公式不等价 但电功的计算仍为W UIt 电热的计算公式仍为Q I2Rt 6 串联电路与并联电路 1 串联电路的性质 2 并联电路的性质 I I1 I2 I3U U1 U2 U3R R1 R2 R3P P1 P2 P3 如图所示电路中 已知I 3A I1 2A 电阻R1 10 R2 5 R3 30 则通过电流表的电流方向及大小为 A 电流方向向左 B 电流方向向右 C 电流大小为0 5A D 电流大小为1 5A 例3 BC 解 I2 I I1 1AI2R2 5VI1R1 20V UAB 15V B点比A点电势高15V I3 UAB R3 0 5A方向向上 IA I2 I3 0 5A方向向右 图示的两种电路中 电源相同 各电阻器阻值相等 各电流表的内阻相等且不可忽略不计 电流表A1 A2 A3和A4读出的电流值分别为I1 I2 I3和I4 下列关系式中正确的是 A I1 I3B I1 I4C I2 2I1D I2 I3 I4 解 R左 R右 I2 I3 I4 选D I1 I2 2 1 2 I3 I4 I4 I1 I4 选B I2 2I1C错 I4 I3I1 I3A错 BD 98全国11 搞清电路各元件之间的连接关系 画出结构清晰的等效电路 是利用欧姆定律解决电路问题的重要前提 我们通常采用节点跨接法来分析电路结构 具体方法为 首先标明电路中各节点名称 经过电源和用电器的节点名称应不同 而一段导线两端的节点名称不变 理想的电压表可视为断路 理想的电流表可视为导线 考虑电表内阻时 就应把它们当作用电器对待 接着 定性判断电路中各节点电势高低 没有标明的可假设 最后将各电器填在对应的节点间以判明彼此间的串 并联关系 7 复杂电路的简化 例4 如图示的电路中 三个电阻的阻值相等 电流表A1 A2和A3的内阻均可以忽略 它们的读数分别为I1 I2 I3 则I1 I2 I3 322 再画出等效电路如图c 即可求得 解 理想的电流表可视为导线 如图a 进一步画出等效电路如图b 容易看出各电阻中的电流相等 I1 I2 I3 3 2 2 例5 如图1所示 设R1 R2 R3 R4 R 求 开关S闭合和开启时的AB两端的电阻比 解 利用节点法 开关闭合时 电路中各节点标称如图2所示 当开关开启时 电路中各节点标称如图4所示 其对应等效电路为图5所示 所以两次电阻比为5 6 其中R1 R2 R3都接在AB两点间 而R4两端都为B 即R4被短路 所以其等效电路如图3所示 易得RAB R 3 易得RA B 2R 5 例6 如图的电路中 r是已知的 若要使AB两端之间的电阻仍为r 则图中的电阻R和r的数值关系是 A R 3rB R 2 5rC R 2rD R 1 5r 推广 利用RAB r 可以把电路扩展成多级电路 如图示 该电路只要满足R 1 5r 则A B 间的电阻RA B 也等于r 解 容易看出 AB两端的电阻 因要求RAB r 由 解得R 1 5r D 电容器是一个储能元件 在直流电路中 它对电流起到阻止作用 相当于断路 同时电容器又可被充电 电量的大小取决与电容和它两端对应的电路的电压 因此 在分析含电容电路时 可先把电容去掉后画出等效电路 求出各用电器的电压 电流 再看电容与哪部分电路并联 而求出它两端的电压和它的电量 8 含电容电路的分析 例7 在图所示的电路中 已知电容C 2 F 电源电动势E 12V 内阻不计 R1 R2 R3 R4 1 2 6 3 则电容器极板a所带的电量 A 8 10 6CB 4 10 6CC 4 10 6CD 8 10 6C 解 电容器相当于断路 I12 E R1 2R1 I34 E 6R1 3R1 U2 I12R2 2E 3 U4 I34R4 E 3 UC U2 U4 E 3 4V Q CUC 8 10 6库 D 我们接触比较多的电表是电压表和电流表 理想情况下电流表可以看成导线 电压表可以看成无穷大的电阻而忽略它们的内阻对电路的影响 可在某些实际问题中 这种影响很大 根本不可能忽略不计 这时就要把电表看成一个可以读数的特殊电阻 放在电路中 与其它用电器一起分析 9 电路中的电表 例8 如图所示电路中 U 2 4V R1 10 R2 6 R3 4 R4 3 不考虑电表内阻对电路的影响 1 当A B间接电压表时 它的示数为 V 2 当A B间接电流表时 它的示数为 A 解 1 R 8 I4 U R 2 4 8 0 3A U4 0 3 3 0 9V I 0 3 5 10 0 15A U2 0 15 6 0 9V UV U2 U4 1 8V 1 8 见下页 解 2 当A B间接电流表时 R总 12 4 16 3 I总 2 4 3 0 8A I3 0 8 3 4 0 6A I1 0 2A I2 0 2 1 3 0 07A I I2 I3 0 67A 例9 如图所示 R1 R2 R3 R 电源内阻不计 电流表 电压表均理想 两表的示数分别为0 3A 2 0V 则电源电动势为 V R 若将两表的位置互换 则电压表示数为 V 电流表示数为 A 4V 20 4V 0 两个定值电阻R1 R2串联后接在输出电压U稳定于12伏的直流电源上 有人把一个内阻不是远大于R1 R2的电压表接在R1两端 如图 电压表的示数为8伏 如果把此电压表改接在R2的两端 则电压表的示数将 A 小于4伏 B 等于4伏 C 大于4伏 小于8伏 D 等于或大于8伏 95年全国7 解 电压表的读数8伏 则R2的电压为4伏 由于电压表的并联作用 当电压表改接在R2的两端 则电压表的示数将小于4伏 A 例10 如图所示 R1 2k R2 3k 电源内阻可忽略 现用一电压表测电路端电压 示数为6V 用这电压表测R1两端 电压示数为2V 那么 A R1两端实际电压是2VB 电压表内阻为6k C R2两端实际电压是3 6VD 用这电压表测R2两端电压 示数是3V 解见下页 本题中电阻R1 R2的阻值较大 电压表与之相比不能看成电阻为无穷大的断路 因此要把它当成一个特殊电阻来处理 由于不计电源内阻 电压表测得的电压6V就是电源电动势 所以R1两端实际电压为U1 6V 2k 2k 3k 2 4V同理 U2 3 6V 当电压表测R2两端电压时 易得电压表示数为3V 所以选项B C D正确 当电压表测R1两端电压时 显示的是它与R1并联后所分得的电压 即 解 所以RV 6k 1 沿电流方向经过电阻类用电器 含内阻 时 电势降低IR 或Ir 2 电流正向通过电源 从电源负极流进正极流出 时 电势升高E 3 电流反向通过电源 从电源正极流进负极流出 时 电势降低E 4 在任意的闭合电路中 电势升降的代数和为0 10 电路中电势升降的分析 例11 如图所示 三个完全一样的电源串联成闭合回路 求A B两点间的电势差 解 电路中电流为逆时针方向 由B出发沿电流方向向左观察 经电源时电势升高E 而在内阻上又降低Ir 由全电路欧姆定律知I 3E 3r E r UAB Ir E 0 UB E Ir UA 例12 如图所示 电路中两节电池电动势相同 而内电阻不同 即r1 r2 为使电压表的示数为零 则电阻器R的阻值应为 A r1 r2B r1 r2 2C r1 r2D r2 r1 解 由全电路欧姆定律得 I 2E R r1 r2 UV E Ir1 0