物理人教一轮课件72闭合电路及其欧姆定律

1、第二节闭合电路及其欧姆定律,-2-,-3-,知识梳理,双击自测,一、电源电动势及内阻 1.电源 电源是把负电荷从正极搬到负极的一种装置;从能的转化角度看,电源是的装置。 2.电源的电动势 表征电源的本领。 (1)在数值上等于在电源内部把1库仑的正电荷从负极移到正极非静电力做的功或电源没有接入电路时两极间的电压。 (2)电动势由电源自身的非静电力的特性决定,与电源体积大小无关,与外电路无关。 3.内阻 电流通过电源内部时也受阻碍作用,阻碍的强弱用表示。电池用久后,r会。,将其他形式的能转化为电能,非静电力做功,内阻r,变大,-4-,知识梳理,双击自测,二、闭合电路欧姆定律 1.内容 闭合电路中的

2、电流跟电源的成正比,跟内、外电路的成反比。 2.公式 ,变形后也可以写成E=IR+Ir或E=U外+U内。 3.适用条件 外电路为纯电阻电路。,电动势,电阻之和,-5-,知识梳理,双击自测,三、路端电压 1.定义 外电路两端的电压,即电源的输出电压,U=E-Ir。 2.与外电阻的关系 当外电路总电阻R增大时,由 知,总电流I,由U=E-Ir知,路端电压U。图所示为 U-R图象。,减小,增大,-6-,知识梳理,双击自测,四、电源的U-I图象 1.定义 电源的输出电压与输出电流的变化关系图线。 由U=E-Ir可画出U-I关系图线如图所示。 2.规律 (1)当电路断路,即I=0时,纵轴上的截距为。 (

3、2)当电路短路,即U=0时,横轴上的截距为。 (3)图线斜率的绝对值为电源的。 (4)图线上任一点对应的U、I比值为相应外电路的电阻。,电源电动势,短路电流,内阻,-7-,知识梳理,双击自测,1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。 (1)因为电动势和电压单位一样,所以电动势就是电压。() (2)电压表接在电源正、负极间,测的是电源的内电压。() (3)含有电容器的电路在电路稳定时,电容器位置处于断路状态。() (4)电源的U-I图线与横轴上的截距总是短路电流。() (5)电源相同时,并联的电路越多,总电阻越小,消耗的总电功率越大。(),电动势不是电压。,电压表接在电源正、负极

4、间测的是路端电压。,只有电压值从零开始的电源的U-I 图线的横轴截距才等于短路电流。,-8-,知识梳理,双击自测,2.(电动势、闭合电路欧姆定律)关于电源的电动势,下列叙述正确的是() A.电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 B.同一电源接入不同的电路,电动势就会发生变化 C.电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 D.在闭合电路中,当外电阻变大时,路端电压增大,电源的电动势也增大,答案,解析,-9-,知识梳理,双击自测,3.(闭合电路欧姆定律)嫦娥三号卫星的太阳能电池依靠光伏效应设计,可将太阳能转化为电能并储存起来。已知太阳能电池板的开路电压为800

5、mV,短路电流为40 mA。现将该电池板与一阻值为20 的电阻器连成一闭合电路,下列说法不正确的是() A.电池板的电动势为800 mV B.电池板的内电阻为20 C.闭合电路的路端电压为800 mV D.闭合电路的路端电压为400 mV,答案,解析,-10-,知识梳理,双击自测,4.(电源的U-I 图线的理解)如图所示,直线A为某电源的U-I图线,曲线B为某小灯泡的U-I图线,用该电源和小灯泡组成闭合电路时,电源的输出功率和电源的总功率分别是() A.4 W,8 WB.2 W,4 W C.2 W,3 WD.4 W,6 W,答案,解析,-11-,知识梳理,双击自测,5.(含容电路及简单动态分析

6、)在如图所示的电路中,R1、R2、R3均为可变电阻。当开关S闭合后,两平行金属板M、N中有一带电油滴正好处于静止状态。为使带电油滴向上加速运动,可采取的措施是() A.增大R1的阻值B.减小R2的阻值 C.减小R3的阻值D.增大M、N间距,答案,解析,-12-,考点一,考点二,考点三,考点一闭合电路中的功率和能量转化 1.电源的总功率 P总=EI=U外I+U内I=P出+P内。 2.电源内部消耗的功率 P内=I2r=U内I=P总-P出。 3.电源的输出功率 P出=UI=EI-I2r=P总-P内。 若外电路是纯电阻电路,则有,-13-,考点一,考点二,考点三,由上式可以看出 (2)当Rr时,随着R

7、的增大,输出功率越来越小。 (3)当Rr时,随着R的增大,输出功率越来越大。 (4)当P出Pmax时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2。 (5)P出与R的关系如图所示。,-14-,考点一,考点二,考点三,-15-,考点一,考点二,考点三,答案:(1)4(2)8 (3)a(0.6 A,4.8 V),b(3 V,4.5 W),c(4.8 V,2.88 W),-16-,考点一,考点二,考点三,思路引导 n个相同电池串联后总电动势如何?总内阻如何? 根据哪个图的信息可得滑动变阻器最大阻值? 如何得到路端电压最大值?,提示:n个相同电池串联后总电动势等于nE,总内阻等于nr;

8、,提示:根据丙图的信息可得滑动变阻器最大阻值;,提示:滑动变阻器阻值最大时路端电压达到最大值。,-17-,考点一,考点二,考点三,规律总结分析闭合电路及其能量转化问题的一般思路 (1)分析电路,将复杂的电路简化,分析各电阻的连接情况。 (2)求出电路的总电阻,根据闭合电路欧姆定律求出总电流。若电路发生变化,可以列出方程组。 (3)应用串、并联电路和部分电路欧姆定律研究各部分电路的情况,可以求解各部分电路的电阻、电压、电流、电功率及其变化等。 (4)与电源串联的未知电阻或定值电阻可以等效到电源内阻,这是应用闭合电路欧姆定律常用的方法。 (5)根据计算所得结果,判断电路的工作情况,并分析结果的合理

9、性。,-18-,考点一,考点二,考点三,拓展训练1 一个直流电路如图所示,则在滑动变阻器的滑片P向右移动时,电源的() A.总功率一定增大 B.效率一定减小 C.内部损耗功率一定减小 D.输出功率一定先增大后减小,答案,解析,-19-,考点一,考点二,考点三,考点二含电容器电路的分析和计算 电容器带的电荷量的计算:在计算出电容器带的电荷量后,必须同时判定两板的极性,并标在图上,从而进一步求电容器所带电荷量的变化量。,-20-,考点一,考点二,考点三,例2(2014天津理综,2) 如图所示,电路中R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容器C的极板水平放置。闭合开关S,电路达到稳定时,

10、带电油滴悬浮在两板之间静止不动。如果仅改变下列某一个条件,油滴仍能静止不动的是() A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值 C.增大两板间的距离D.断开开关S,答案,解析,-21-,考点一,考点二,考点三,思路引导 电源内阻不能忽略如何理解? 油滴保持静止的条件如何? 影响电容器两板间电场强度的因素有哪些?,提示:电源内阻不能忽略说明路端电压会随外电路的总电阻的变化而变化;,提示:油滴保持静止的条件是受到的电场力与重力等大反向;,提示:影响电容器两板间电场强度的因素有板间电压和板间距离。,-22-,考点一,考点二,考点三,规律总结含电容器电路的分析要注意以下几点 1.简化电路时可把电容器处电路作

11、为断路去掉,求电容器所带电荷量时再在相应位置补上。 2.电路稳定后,与电容器同支路的电阻相当于导线。 3.电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充放电。若电容器两端电压升高,电容器将充电;若电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。可由Q=CU计算电容器上电荷量的变化。,-23-,考点一,考点二,考点三,拓展训练2 (多选)(2015江西抚州二模)如图所示,一平行 板电容器C,极板是水平放置的,它和三个可 变电阻、一个定值电阻、一个零刻度在中央 的灵敏电流计(左进左偏)和电源连成电路,现有一个质量为m的带电油滴悬浮在两极板间不动,则下列判断正确的是() A.增大R3,油滴上升 B.增大电容器

12、板间距离的过程中,电流计指针右偏 C.增大R1,R1中电流的变化值大于R3中电流的变化值 D.增大R1,R1两端电压的变化值大于R3两端电压的变化值,答案,解析,-24-,考点一,考点二,考点三,考点三两个U-I图线的理解和应用 1.电源的U-I图线反映的是电源路端电压随总电流的变化规律,由其解析式U=E-Ir可知该图线为一直线,并可由解析式对应理解图线斜率和截距的物理意义。 2.电阻的U-I图线反映的是电阻两端电压与流过电阻的电流的变化规律。若电阻为线性元件,则其解析式为U=IR,可知该图线为过原点的直线;若电阻为非线性元件,则图线为曲线。,-25-,考点一,考点二,考点三,3.电源U-I图

13、象与电阻U-I图象的区别,-26-,考点一,考点二,考点三,-27-,考点一,考点二,考点三,例3(多选)(2015河北百校联盟考试)如图所示,图线为某灯泡两端的电压随电流变化的曲线,图线是某电池路端电压随电流变化的曲线,现将图线对应的灯泡直接接在图线对应的电池两端,过较长一段时间后,电池的电动势基本不变,电池的内阻明显变大,则() A.灯泡的电阻一定减小 B.电源的输出功率一定增大 C.电源的总功率一定减小 D.电源的效率一定增大,答案,解析,-28-,考点一,考点二,考点三,思路引导 电源的U-I图线物理意义如何?解析式如何? 灯泡的U-I图线物理意义如何?两图线交点含义如何?,提示:电源

14、的U-I图线表示电路的路端电压U随总电流I的变化规律,其解析式为U=E-Ir;,提示:灯泡的U-I图线表示灯泡的电压U随电流I的变化规律,两图线交点为“工作点”,表示该电源与该灯泡构成回路时灯泡的工作电压和工作电流。,-29-,考点一,考点二,考点三,规律总结通过图象可以求解电源的输出功率和效率,基本步骤如下: (1)首先要明确图线的含义,即要确定两坐标轴表示的物理意义。 (2)对闭合电路的U-I图象,图线上每一点纵、横坐标的乘积为电源的输出功率;纯电阻电路的图线上每一点纵、横坐标的比值为此时外电路的电阻。 (3)注意电源输出功率最大与电源效率的区别,输出功率增大时,电源效率不一定增大,当R=

15、r时,电源有最大输出功率,而效率仅为50%。,-30-,考点一,考点二,考点三,拓展训练3 (多选)如图所示,图中直线表示某电源的路端电压与电流的关系图象,图中曲线表示该电源的输出功率与电流的关系图象,则下列说法正确的是() A.电源的电动势为50 V B.电源的内阻为 25 3 C.电流为2.5 A时,外电路的电阻为15 D.输出功率为120 W时,输出电压是30 V,答案,解析,-31-,电路动态分析问题 一、问题概述 1.问题特点 高考试题中经常出现电路动态分析问题,要求考生综合应用闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、电功、电功率、电路串并联规律分析电路中电学量的变化情况,一般以选择题形

16、式出现。 2.规律分析 对电路动态分析问题,首先要弄清一点,不论电路如何变化,电源的电动势、电源的内阻不变。处理这类题目时,必须认清外电路电阻是自变量,根据闭合电路欧姆定律,判断电压、电流的变化。,-32-,二、解题思路 1.程序法:基本思路是“局部整体局部”,即从阻值变化的部分入手,由串、并联规律判断总电阻的变化情况,再由闭合电路欧姆定律分析总电流I和路端电压U的变化情况,最后由部分电路欧姆定律判断各部分电路物理量的变化情况,分析解答这类习题的一般步骤是 (1)确定外电路电阻R如何变化,根据闭合电路欧姆定律 ,确定电路的总电流如何变化。 (2)由U内=Ir,确定电源的内电压如何变化。 (3)

17、由U=E-Ir,确定路端电压如何变化。 (4)由部分电路欧姆定律、串联电路的分压规律和并联电路的分流规律确定某一支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。,-33-,2.此类题目还可用“串反并同”规律判断。所谓“串反”,即某一电阻增大(减小)时,与它串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(增大)。所谓“并同”,即某一电阻增大(减小)时,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(减小)。 3.极限法:即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极限去讨论。,-34-,例1 (多选)如图所示的电路中,电源内阻不可忽略,若调整可变电阻R的阻值,可使电压

18、表的示数减小U(电压表为理想电表),在这个过程中(),-35-,-36-,-37-,例2如图所示的电路中,闭合开关,灯L1、L2正常发光。由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小。根据分析,发生的故障可能是() A.R1断路B.R2断路 C.R3短路D.R4短路,-38-,-39-,迁移训练 如图所示的电路中,电源电动势为E,内阻为R。L1和L2为相同的灯泡,每个灯泡的电阻和定值电阻阻值均为R。电压表为理想电表,S为单刀双掷开关,当开关由1位置掷到2位置时,下列说法正确的是() A.L1亮度不变,L2将变暗 B.L1将变亮,L2将变暗 C.电源内阻的发热功率将变小 D

19、.电压表示数将变小,答案,解析,-40-,1,2,3,4,5,1.(多选)(2014河北唐山一模)如图所示,电源电动势E=3 V,小灯泡L标有“2 V0.4 W”,开关S接1,当变阻器调到R=4 时,小灯泡L正常发光;现将开关S接2,小灯泡L和电动机M均正常工作。则() A.电源内阻为1 B.电动机的内阻为4 C.电动机正常工作电压为1 V D.电源效率约为93.3%,答案,解析,-41-,1,2,3,4,5,2.(2014陕西第一次质检)如图所示电路中的电表均为理想电表,电源为恒流源,即不管外电路的电阻如何变,它都能够提供持续的恒定电流。当滑动变阻器的滑片向上滑动时,电压表的读数变化量与电流表的读数变化量之比的绝对值是() A.R0B.R1 C.