闭合电路欧姆定律 -(共9页)

1、PAGE PAGE 11课前回顾(hug)1、欧姆定律的内容(nirng)，谈谈你对欧姆定律的理解。2、什么(shn me)是导体伏安特性曲线？线性元件和非线性元件的区别？3、灯泡的伏安特性曲线是怎么样的？如何描绘灯泡的伏安特性曲线？课前练习1、实验室用的小灯泡灯丝的I-U特性曲线可用以下哪个图象来表示：A. B. C. D.I I I Io U o U o U o U 2 某导体中的电流随其两端电压的变化图实线如所示，则下列说法中正确的是()A该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态的电阻B加5 V电压时，导体的电阻约是5 C.加11V电压时，导体的电阻约为1.4D由图可知，随

2、着电压的增大，导体的电阻不断减小E由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断减小知识讲解（一）电动势和内阻1电动势是反映电源通过非静电力做功把其它形式的能转化为 电能本领的物理量大小由电源中非静电力的特性决定2电动势在数值上等于在电源内部非静电力把1C正电荷 在电源内从负极移送到正极所做的功；若用E表示电动势，用W表示非静电力移送电荷q做的功，则公式为E=W/q3电动势大小等于开路时两极间的电压；等于内、外电路电压之和4电源内部也是由导体组成的，因此也有电阻，叫电源的内电阻5.内电路和外电路内电路：电源两极(不含两极)以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等内电路的电阻叫做内电阻r内电路分得的电压称

3、为内电压，外电路：电源两极间包括用电器和导线等，外电路的电阻叫做外电阻R，外电路分得的电压称为外电压。电动势与电势差两个概念表面(biomin)上很相似，但从做功和能量转化的角度讲它们是正好相反，电动势表征电源中非静电力做功的本领，即其它形式的能向电能转化的本领；而电势差是电路中静电力做功的本领的量度，即电能向其它能转化的情况我们应注意二者的区别和联系（二）闭合电路(bhdinl)欧姆定律1、闭合电路(bhdinl)欧姆定律推导：根据欧姆定律，外电压U外=IR，内电压U内=Ir，代入E=U内+U外可得，E=Ir+IR整理得：闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外

4、电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。数学表达式：还有其它形式（UI关系）（IR关系）（UR关系）2、路端电压跟负载的关系：讨论对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流、路端电压的变化。当外电路的电阻R增大时，根据I=可知电路中的电流I减小，由于内压U内=Ir所以内压减小，而E=U内+U外即外压（路端电压）增加。当外阻增加至无穷大时，外电路断路，此时I=0 U内=0 U=E即当电源没有接入电路时两极间的电压等于电源的电动势。电压表测电动势就是利用了这一原理。当外电路的电阻R减小时，根据I=可知电路中的电流I增大，由于内压U内=Ir所以内压增大，而E=U内+U外即

5、外压（路端电压）减小。当外阻减小至最小零时，外电路短路，此时U=0（I称短路电流）即当外电路短路时，外压为零，短路电流很大，容易将电路烧毁。讨论(toln)时也可以用U=E-Ir更直观(zhgun)更方便图象表示(biosh)：电源的外特性曲线（路端电压随电流变化的图象）图象的函数表达：当外电路断路时： (即R，I0)，纵轴上的截距表示电源的电动势(端)当外电路短路时：(R0，U0)，横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻某点纵坐标和横坐标值的乘积：为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率该直线上任意一点与原点连线的斜率：表示该状态时

6、外电阻的大小；当E/2(即R=r)时，出最大。50注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线（）电源的外特性曲线：在电源的电动势用内阻一定的条件下，通过改变外电路的电阻使路端电压随电流变化的图线，遵循闭合电路欧姆定律。UEIr，图线与纵轴的截距表示电动势，斜率的绝对值表示内阻。（）导体的伏安特性曲线：在给定导体(电阻)的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流随电压变化的图线；遵循部分电路欧姆定律，图线斜率的倒数值表示导体的电阻。右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电

7、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输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；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）。例题例1.在如图1所示的电路中，R1=14.0，R2=9.0，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S板到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。图2例2、如图2所示的电路(dinl)中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则（ ）A、电灯(

8、dindng)L更亮，安培表的示数减小B、电灯(dindng)L更亮，安培表的示数减大C、电灯L更暗，安培表的示数减小D、电灯L更暗，安培表的示数减大2IU 0 1图3例3、如图3所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的图像，则下属说法中不正确的示（ ）A、电动势E1=E2，发生短路时的电流I1I2B、电动势E1=E2，内阻r1r2C、电动势E1=E2，内阻r1r2D、当电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大R1R2NOMv0PER0例4、如图电路，在平行金属板M、N内部左侧中央P有一质量为m的带电粒子（重力不计）以水平速度v0射入电场并打在N板的O点.改变R1 或R2的阻值，粒子仍

9、以v0射入电场，则A该粒子带正电B减少R2，粒子还能打在O点C减少R1，粒子将打在O点左侧D增大R1，粒子在板间运动时间不变四、课堂练习：1在电源一定的电路里，下面说法正确的是（ ）A外电路电阻增加一倍，路端电压也增加一倍B电源电动势等于内电路与外电路的电压之和C外电路短路时，路端电压等于电源的电动D路端电压一定大于内电路电压2、在闭合电路中，外电路电阻变大时 A路端电压减小B电路中的电流增大C电源内部的电压升高 D电源的内、外电压之和保持不变3如右图所示为两个电源的特性曲线，即路端电压与电流的关系图象，比较这两个电源的电动势和内阻，正确的是（ ）A12，r1r2 B12，r1r2C12，r1

10、r2 D12，r1r2图 2-54、如图2-5所示，当滑动变阻器的滑动片P向上端(shn dun)移动时，则电表示数的变化情况是( )AV1减小，V2增大(zn d)，A增大 BV1增大(zn d)，V2减小，A增大CV1增大，V2增大，A减小 DV1减小，V2减小，A减小5.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，电源的内电阻和电阻R分别是（ ）A2；1 B1；2 C0.5；1 D0.5；26、许多人造卫星都用太阳能电池供电，太阳能电池由许多片电池板组成，某电池板的开路电压是600mV，短路电流是30

11、mA，这块电池板的内电阻是( ).(A)60 (B)40 (C)20 (D)10图 2 -87、在如图2-8所示的电路中，电源的E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=100F.电容器原来不带电，求接通电键K后流过R4的总电量.拓展探究测定电源电动势和内阻实验原理1实验依据：闭合电路的欧姆定律2实验电路：如图1所示 图13E和r的求解：由UEIr得eq blcrc (avs4alco1(U1EI1r,U2EI2r)，解得eq blcrc (avs4alco1(Ef(I1U2I2U1,I1I2),rf(U2U1,I1I2)图

12、24作图法数据处理，如图2所示(1)图线与纵轴交点为E.(2)图线与横轴交点为I短eq f(E,r).(3)图线的斜率(xil)表示req f(U,I).特别(tbi)提醒图线斜率的绝对值为电源(dinyun)内阻r的大小；当I0时，UE，即图线与纵轴的交点坐标值；当U0时，I为短路时的电流，即图线与横轴的交点坐标值但要注意，有时纵轴起点不是零，这时图线与横轴的交点不是短路电流，图线斜率的绝对值仍是内阻值，与纵轴的交点坐标值仍为电源的电动势值实验器材电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸实验步骤1连接电路电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图1连接好电路2测

13、量与记录(1)把变阻器的滑片移动到使用阻值最大的一端(2)闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1、U1)用同样方法测量多组I、U值填入表格中.第1组第2组第3组第4组第5组第6组I/AU/V(3)断开开关，拆除电路整理好器材数据处理本实验中数据的处理方法，一是联立方程求解的公式法，二是描点画图法方法一取六组对应的U、I数据，数据满足的关系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解 得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小方法二在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U

14、I坐标系，在坐标平面内描出各组(U，I)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线斜率的绝对值即为电池的内阻r.即r|eq f(U,I)|.误差分析1偶然误差(1)由读数不准和电表线性不良引起误差(2)用图象法求E和r时，由于作图不准确造成的误差(3)测量过程中通电时间过长或电流过大，都会引起E、r变化2系统误差由于电压表和电流表内阻影响而导致的误差(1)如图3甲所示，在理论上EU(IVIA)r，其中电压表示数U是准确的电源两端电压，而实验中忽略了通过电压表的电流IV而形成误差

15、，而且电压表示数越大，IV越大图3结论(jiln)：当电压(diny)表示数为零时，IV0，IAI短，短路(dunl)电流测量值真实值E测E真因为r测eq f(E测,I短)，所以r测r真从电路的角度看，电压表应看成内电路的一部分，故实际测出的是电池和电压表这一整体的等效内阻和电动势(r测和E测)，如图乙所示，因为电压表和电池并联，所以r测小于电池内阻r真，因为外电阻R断开时，a、b两点间电压Uab等于电动势E测，此时电源与电压表构成回路，所以UabE真，即E测E真(2)若采用如图4甲所示的电路，IA为电源电流真实值，理论上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成误差，而且电流表示数越大，UA越

16、大，当电流为零时，UA0，电压为准确值，等于E，如图乙所示甲乙图4结论：E为真实值I短测r真，r测为r真和RA的串联值，由于通常情况下电池的内阻较小，所以这时r测的测量误差非常大注意事项1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)2要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值3画UI图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度4由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小

17、，这时画UI图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源的电动势，图线斜率的绝对值仍为内电阻例题：用电流表和电压表测定电池的电动势 E 和内电阻r，所用的电路如图7-4-4所示，一位同学测得的6组数据如下表中所示图 7-4-6图 7-4-4图 7-4-5（1）试根据这些(zhxi)数据在图7-4-6中作出 U-I图线（2）根据(gnj)图线得出电池的电动势 E = _V，根据(gnj)图线得出的电池内阻r=_（3）若不作出图线，只选用其中两组 U 和I的数据，可利用公式 E=U1I1

18、r1和E =U2I2r2 算出，这样做可能得出误差很大的结果，选用第组和第组数据，求得 E 和r误差最大解析：（l）图线如图7-4-所示图7-4-（2）E = 1.45V , r = 0.70 （3）第 3 组和第 4 组数据作图线时应把个别不合理的数据排除，由直线与纵轴的交点可读出电动势 E=1.45v，再读出直线与横轴的交点的坐标（U、I ) ，连同得出的 E 值代人 E =U + Ir 中，得选用第 3 组和第 4 组数据求得的 E 和 r 误差最大不需要利用所给的 6 组数据分别进行计算，利用作图就可看出这一点选用这两组数据求 E 和r，相当于过图中 3 和 4 两点作一直线，利用此直线求出 E 和r，而此直线与所画的直线偏离最大，实际上，第 4 组数据不合理，已经排除02468123U/VI/A图1针对练习：1、如图1是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图像，有图像可知，该电源的电动势_V,内阻为_。图32 在“用伏安法测电池的电动势和内电阻”的实验中，某同学按照正确实验方法测出几组数据，根据这些数据画出UI图线，如图3所示，从这图线可以看出：电池的电动势_V，内电阻r_课后练习1、电源(d