第4节　闭合电路的欧姆定律 (2)

1、闭合电路欧姆定律习题课【摘要】会利用“串反并同”法、程序法和极限法分析动态电路；电源的输出功率P=P入-Pr。关键词：电路动态分析 输出功率 教学目标：（1）利用全电路欧姆定律分析动态电路。（2）区分与电源相关的功率，及熟悉他们之间的关系。课时安排 1课时教学过程：1. 电路的动态分析问题(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”即(2)极限法：因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论(3)串反并同法：“串反”是指某一电阻增大(或减小)时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)“并同”是指某一电阻增大(或减小)时，与它并联

2、或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)“串反并同法”的注意事项：“串反并同法”的应用条件为单变量电路对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引起的效果相同，则该方法适用；若各变量对同一对象分别引起的效果不相同，则“串反并同法”不适用【例1】如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A电压表与电流表的示数都减小B电压表与电流表的示数都增大C电压表的示数增大，电流表的示数减小D电压表的示数减小，电流表的示数增大【思路分析】遵循先局部再整体再分析局部电路的思路分析即可。【解析】当R0滑动端向下滑动时，R0减小，则电路中总电阻减

3、小，由Ieq f(E,rR)知，总电流增大，由UEIr知，路端电压减小，故电压表示数减小。由于R1两端电压增大，R2两端电压减小，故电流表示数减小，故A正确。2. 含容电路的动态分析电容器是一个储存电能的元件.在直流电路中当电容器充放电时，电路里有充放电电流，电容器在电路中就相当旦电路达到稳定状态，于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看做是断路，画等效电路时，可以先把它去掉.分析和计算含有电容器的直流电路电容器所在支路相当于断路.(1)电路稳定时，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线.(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等.(3)电路中的电流、电

4、压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电,反之电容器放电,通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器带电量的变化.【例2】如图所示的电路，闭合开关S，滑动变阻器滑片P向左移动，下列结论正确的是()A电流表读数变小，电压表读数变大B小灯泡L变亮C电容器C上电荷量减小D以上说法都不对【解析】当滑片向左滑动时，电路中的总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，所以电流表的示数减小，电压表的示数增大。小灯泡的电流是干路电流，灯泡变暗。电容器上的电压是滑动变阻器两端的电压，因为路端电压增大，小灯泡两端电压减小，所以滑动变阻器两端的电压增大，电容器上所带的电荷量增加。3. 电源功

5、率的计算（1）各部分功率关系分析由EItI2RtI2rt知EII2RI2req blcrc (avs4alco1(P电源EI,P外I2R,P内I2r)（2）电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下： = 1 * GB3 电源的输出功率P出I2Req f(E2R,（Rr）2)eq f(E2,f(（Rr）2,R)4r).由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为：a.当Rr时，电源的输出功率最大，为Pmeq f(E2,4r)；b.当Rr时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；c.当Rr时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；d.当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1

6、和R2，且R1R2r2. = 2 * GB3 P出与外电阻R的函数关系图象，如图所示。 = 3 * GB3 电源的效率eq f(P出,P)eq f(IU外,IE)eq f(U外,E)eq f(IR,IRr)eq f(R,Rr)eq f(1,1f(r,R)，可见，外电阻R越大，电源的效率越高。【例3】如图所示，电路中电池的电动势E5 V，内电阻r10 ，固定电阻R90 ，R0是可变电阻，在R0从零增加到400 的过程中，求：(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？思路分析(1

7、)当R0Rr时，R0消耗功率最大；(2)对于固定电阻，由PI2R可知，电流最大时功率最大，电流最小时功率最小。【解析】(1)可变电阻R0上消耗的热功率：P0I2R0eq f(5 V2,f(R0100 2,R0)400 )R0100 0时，P0最大，其最大值：P大eq f(25,400) Weq f(1,16) W。(2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400 ，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小eq blc(rc)(avs4alco1(f(E,R0Rr)2(Rr)0.01 W。(3)R00时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即

8、PReq blc(rc)(avs4alco1(f(E,Rr)2Req f(52,90102)90 W0.225 W。板书设计：闭合电路欧姆定律习题课1. 电路的动态分析问题(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”即(2)极限法：(3)串反并同法：2. 含容电路的动态分析3. 电源功率的计算（1）各部分功率关系分析由EItI2RtI2rt知EII2RI2req blcrc (avs4alco1(P电源EI,P外I2R,P内I2r)（2）电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下： = 1 * GB3 电源的输出功率P出I2Req f(E2R,（Rr）2)eq f(E2,f(（Rr）2,R)4r).由以上表达式可知电源的输出功率随外电路电阻R的变化关系为：a.当Rr时，电源的输出功率最大，为Pmeq f(E2,4r)；b.当Rr时，随着R的增大，电源的输出功率越来越小；c.当Rr时，随着R的增大，电源的输出功率越来越大；d.当P出Pm时，每个输出功率对应两个外电阻阻值R1和R2，且R1R2r2. = 2 * GB3 P出与外电阻