物理实用课件选修31浙江专用第二章恒定电流微型专题4闭合电路欧姆定律的应用.pptx

微型专题4闭合电路欧姆定律的应用,第二章恒定电流,课时要求1.会用闭合电路欧姆定律分析动态电路.2.知道闭合电路中的功率关系，会计算闭合电路的功率.3.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算.,内容索引,重点探究启迪思维探究重点,达标检测检测评价达标过关,重点探究,一、闭合电路的动态分析,解决闭合电路动态问题的一般思路(1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)由I判断总电流的变化；(4)据UEIr判断路端电压的变化；(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分的电路电压及电流的变化.,例1在如图1所示的电路中，R1为定值电阻，R2为可变电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表的读数为I，电压表的读数为U，当R2的滑动触头向图中a端移动时A.I变大，U变小B.I变大，U变大C.I变小，U变大D.I变小，U变小,图1,解析,答案,解析当R2的滑动触头向图中a端移动时，R2接入电路的电阻变小，电路的总电阻R总就变小，总电流I总变大，电压表的读数UEI总r，则U变小；电流表的读数I，则I变小，故选D.,闭合电路动态问题的分析方法1.程序法基本思路：电路结构的变化R的变化R总的变化I总的变化U内的变化U外的变化固定支路,2.结论法“并同串反”“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小.“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大.,针对训练1如图2所示电路中，当滑动变阻器R2的滑片P向上端a滑动时，电流表A及电压表V的示数的变化情况是A.电流表A示数增大，电压表V示数增大B.电流表A示数增大，电压表V示数减小C.电流表A示数减小，电压表V示数增大D.电流表A示数减小，电压表V示数减小,解析,答案,解析当滑动变阻器R2的滑片P向上端a滑动时，变阻器的有效电阻增大，外电路总电阻增大，由闭合电路欧姆定律得知干路电流I减小，A示数减小.电压表V读数UEI(R1r)，I减小，U增大，即电压表V读数增大，故C正确.,图2,1.电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I.,二、闭合电路的功率,图3,当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm.电源输出功率随外电阻变化曲线如图3所示.,3.电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，,对于纯电阻电路，电源的效率,所以当R增大时，效率提高.当Rr(电源有最大输出功率)时，效率并不高，仅为50%.,答案,解析,解析此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率.即当RrR02时，R消耗功率最大为：,例2如图4所示，电路中E3V，r0.5，R01.5，变阻器的最大阻值为10.(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？,图4,答案,解析,解析定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R0时，R0上消耗的功率最大：,(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？,功率最大值的求解方法1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大.2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大.3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大.,答案,解析,解析根据题意从A图线中可读出E3V，,例3如图5所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：(1)电源的输出功率P出为多大？,答案4W,从B图线中可读出外电阻R1.,则电源的输出功率P出I2R4W,由闭合电路欧姆定律可得,图5,答案,解析,解析电源内部损耗的电功率P内I2r2W，,(2)电源内部损耗的电功率是多少？,答案2W,解析电源的总功率P总IE6W，,(3)电源的效率为多大？,答案66.7%,稳定电路的UI图象有两种：一是电源的UI图象(如图6中a)；二是用电器的UI图象，而用电器的UI图象又分两类：线性(图中b)和非线性(图中c).两种图象的交点坐标表示该用电器与电源串联(电源只向该用电器供电)的工作电流和路端电压(也是用电器两端的电压).如图，电源的输出功率分别为PbU1I1，PcU2I2.,图6,三、含电容器电路的分析与计算,1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压.2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等.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，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.,答案,解析,解析S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，,例4如图7所示，电源电动势E10V，内阻可忽略，R14，R26，C30F，求：(1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；,答案1A,图7,答案,解析,解析S闭合时，电容器两端电压UCU2IR26V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.,(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.,答案1.2104C,分析电容器电荷量变化的方法1.首先确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联.2.根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压.3.最后根据公式QCU或QCU，求电荷量及其变化量.,针对训练2(多选)M、N是一对水平放置的平行板电容器，将它与一电动势为E，内阻为r的电源组成如图8所示的电路，R是并联在电容器上的滑动变阻器，G是灵敏电流计，在电容器的两极板间有一带电的油滴处于悬浮状态，如图所示，现保持开关S闭合，将滑动变阻器的滑片向上滑动，则A.在滑片滑动时，灵敏电流计中有从b向a的电流B.在滑片滑动时，灵敏电流计中有从a向b的电流C.带电油滴将向上运动D.带电油滴将向下运动,图8,答案,解析,解析电容器两极板间的电压UE，当将滑动变阻器的滑片向上滑动时，R增大，U增大，电容器的电荷量增加，处于充电状态，灵敏电流计中有电流通过，由于电容器上极板带正电，则灵敏电流计中有从a向b的电流，故A错误，B正确；U增大，由E分析得知，板间场强增大，则带电油滴将向上运动，故C正确，D错误.,达标检测,1.(闭合电路的动态分析)如图9所示的电路中，当滑片P向右移动时，则下列说法中正确的是A.A1示数变小，A2示数变大，V示数变小B.A1示数不变，A2示数变大，V示数变小C.A1示数变小，A2示数变小，V示数变大D.A1示数变大，A2示数变小，V示数变大,图9,解析R1和R2是并联的，A1测R1所在支路的电流，A2测干路电流.当滑片P向右移动时，滑动变阻器接入电路的有效电阻增大，所以总电阻增大，根据闭合电路欧姆定律，总电流将变小(即A2读数变小)，电源内电压减小，路端电压增大(即V示数变大)，A1示数变大.选项D正确.,答案,解析,1,2,3,4,2.(含容电路的分析)如图10所示的电路中，电源电动势为E，内电阻为r，在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器R0的滑动触头向左移动时，带电粒子将A.向上运动B.向下运动C.静止不动D.不能确定运动状态的变化,答案,解析,图10,解析当滑动触头向左移动时，R0接入电路的电阻值变大，则R总变大，总电流变小，R两端的电压变小，电容器中的电场强度变小，所以带电粒子将向下运动，故B正确.,1,2,3,4,3.(电源的输出功率和效率)(多选)如图11所示，图线AB是某电源的路端电压随电流变化的关系图线，OM是固定电阻R两端的电压随电流变化的图象，以上述电源和电阻组成闭合回路时，由图可知A.该电源的电动势为6V，内阻是2B.固定电阻R的阻值为1C.该电源此时的输出功率为8WD.该电源的效率约为66.7%,答案,图11,解析,1,2,3,4,解析由图象AB可知电源的电动势E6V，短路电流为6A，,电源此时输出功率P出UI42W8W，C正确；,1,2,3,4,4.(