部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用

第二讲部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律及其应用,一、部分电路欧姆定律,（1）内容：,注意：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:,导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比,（3）电阻的伏安特性曲线,三、闭合电路的欧姆定律,内容：,闭合电路欧姆定律的表达形式：,E=U外+U内,（I、R间关系）,U外=E-Ir（U外、I间关系）,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,（3）讨论：,U外=E-Ir,(E、r是常量，R、I、U外、U内是变量),a.当外电阻R减小时，则I;,E=U外+U内,增大,增大,减小,内电压U内;,外电压（路端电压）U外,b.当外电路短路即外电阻为零时，,U外=E-Ir,(E、r是常量，R、I、U外是变量),E=U外+U内,（3）讨论：,U外=E-Ir,(E、r是常量，R、I、U外是变量),E=U外+U内,（3）讨论：,c.当外电路断开时，,U外=E这就是说，开路时的外电压（路端电压）等于电源的电动势.,Er,R,I,U外,S,练习1：如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r，外电路接有定值电阻R1和滑动变阻器R，合上开关K，当滑动变阻器的滑动头P从R的最左端移到最右端的过程中()A电压表读数一定变大B电压表读数一定变小CR1消耗的功率一定变小DR消耗的功率一定变小,AC,四、电源的功率,（2）电源的输出功率,（3）电源内部消耗的功率,（1）电源的总功率,五、关于电源的输出功率的讨论,解:,由闭合电路欧姆定律得：,联立式解得：,当R=r时取等号，输出功率有最大值,（1）条件：R=r（2）,2、如图，已知电源E、r、外电阻的最大电阻Rm，若Rmr，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Rm时（2）,3、如图，已知E、r、R0，外电路的总电阻的最大值大于r,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）,R0,5、如图，已知E、r、R0、滑动变阻器的最大电阻Rm，求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm。,R,（1）若滑动变阻器的最大电阻Rm大于电源的内阻r和定值电阻R0之和，则当R=r+R0时滑动变阻器消耗的功率有最大值,（2）若滑动变阻器的最大电阻Rm小于电源的内阻r和定值电阻R0之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值Rm时滑动变阻器消耗的功率有最大值,练习2：如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。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=rR2。(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,练习3：如图15所示，电源的电动势E7.5V，内阻r1.0，定值电阻R212，电动机M的线圈的电阻R0.50闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U14V，电阻R2消耗的电功率P23.0W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,3如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的UI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,4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,解答：,（1）路端电压等于R2两端的电压，,（2）电源的电动势E=U2Ir，,由此得干路电流,通过R2的电流,通过电动机的电流I1=II2=(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=519=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=2095=1900W,电解槽内热损耗功率,P热=IA2r=2020.5=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=10F.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=2.010-5C,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=1D.电源的最大输出功率Pmax=9W,AC,解见下页,解：,电源的总功率PE=IEI,所以直线a表示电源的总功率,电源内部的发热功率Pr=I2rI2,所以曲线b表示电源内部的发热功率,输出功率,由直线a，E=P/I=9/3=3V,由曲线b,r=Pr/I2=9/32=1,四、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）。,串联电路的特征：,