高考一轮作业学案闭合电路的欧姆定律

第4课时

闭合电路的欧姆定律基础知识归纳闭合电的欧姆定律(1)内、外电路①内电路：电源两极(不两极以内如电池内的液、发电机的线圈等.内路电阻叫做内电阻.②外电路：电源两极，用电器和导线.外电路的电阻叫做外电阻.(2)闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势正比，与内、外电路的电阻之和成反.②适用条件：纯电阻电路.③闭合电路欧姆定律的表达形式有：Ⅰ.E＝UUⅡ.I＝

ERr

(I间关)Ⅲ.U－Ir(UI间)EⅣ.UE(U、间系Rr闭合电中的电压关系(1)电源电动势等于内、外电压之注意不定于IR.(纯阻电路中U＝IR电电路中UIR(2)路端电压与电流的关系(如图所示①路端电压随总电流的增大而减.②电流为零时即电路断路时路端电压等于电源电动势E.在图象中U-I图在轴上的截距表示电源的电势.矚慫润③路端电压为零即电路短路)电流I＝m等于内阻

Er

(短路电).图斜率的绝对在数值上(3)纯电阻电路中，路端电压随电阻的化关系①外电路的电阻增大时，I减，路端电压升高；②外电路断开时，R→∞，端电压U＝；③外电路短路时，R，U，I＝＝E/r.m电动势路端电压的比较：电动势

路端电压U物理意义

反映电源内部非静电力做功把其他形式能

反映电路中电场力做功把电能转

2222222222量转化为电能的情况2222222222

化成为其他形式能量的情况定义式

E=

Wq

为源的非静电力把正电荷从电=

Wq

电场力把正电荷从电量度式测量决定因素

源负极移到正极所做的功E＝IR＋IrUU运用欧姆定律间接测量只与电源性质有关

源外部由正极移到负极所做的功U＝用伏特表测量与电源和电路中的用电器有关特殊情况

当电源开路时路端电压值于电源电动势闭合电中的功率关系(1)电源的总功率＝＝IU＋IU＝＋(2)电源内耗功率＝Ir＝IU＝－(3)电源的输出功率：＝＝－Ir＝P－(4)电源的输出功率与电路中电流关系P＝IU＝IE－Ir－r(I

EEE)＋，I时电源的24r2r输出功率最大，＝

E4r

I图如右图

电源的出功率与外电路电阻的关系对于纯电阻电路，电源的输出功率EEP＝I＝)＝Rr()Rr()R

r由上式可以看出，当外电阻等于电源内电(＝r)时，电源输出功率最大，其最大输出功率为P＝m

E4r

当＝r时，即I＝r时，电源的输出功率最大＝

E4r

R图象如右图.酽由图象可知，对应于电源的非最大输出功率可有两个不同的外电阻R和，难证12明r＝R.图象还可以看出，当R<r时若增，则P增；当Rr，若R大，12则

P减注意：于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大.电源的率指电源的输出功率与电源功率之即

2222222并灯并灯2PIUU2222222并灯并灯2η＝出100%×100%＝×100%P对纯电阻电路，电源的效率η＝

IRI(Rr

R＝＝Rr

rR

×100%由上式看出，外电阻越大，电源的效率越.电路的U-I图象右图中a为源的U-I图，b为电阻的图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和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率的率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半重点难点突破一、闭合电路中的能量关系电源的率、电源消耗的功率、其他形式的能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I(＋r).厦礴电源的出功率、外电路消耗的功率都是指IU或－I

r或I

电源内消耗的功率是Ir整个电中有＝P这显然是能量的转化和守恒定律在闭合电路中的具体体二、闭合电路的动态分析分析问分析解答这类习题的一般步骤是：确定电的外电阻如何变.说明：(1)外电路的任何一个电阻增或减)时，电路的总电阻一定增或减小若键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小.在图所示分压器电路中，滑动变阻器可以为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联以下简称并联段，另一段与并联部分相串联(以下简称串联段；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为，灯泡并联的那一电阻为，则分压器的总电阻为茕桢＝R－R＋

RR1RR并灯并灯R并并由上式可以看出，当减小时R增；当R增时减.由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况与并段电阻的变化情况相反与串联段电阻的变化情况相同.

根据闭电路的欧姆定律，确定电路的总电流如何变化.由＝Ir，确定电源的内电压如何变.由＝－U，定电源的外电(路端电压)何变化由部分路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变确定支两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变.三、电路的故障分析常见的障现象断路：是指电路两点或用电器两)电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电或用电器)上指针发生偏转该段电路断如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降.籟丛妈短路：是指电路两点(用电器两)的电阻趋于零，此时电路两点间无电压落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电易被烧)检查电故障的常用方法电压表检查法当路中接有电时以用电压表测量各部分电路上的电压过对测量电压值的分析，就可以确定故障.用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求.电流表检查法当路中接有电时以用电流表测量各部分电路上的电流过对测量电流值的分析，就可以确定故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的极正确和量程符合要求.

欧姆表检查法当路中断开电后以利用欧姆表测量各部分电路的电阻过对测量电阻值的分析，就可以确定故在欧姆表查时，一定要注意切断电.

试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔上的金属.

常见故障电路问题的分类解析(1)给定可能故障现象，确定检查法；(2)给定测量值，分析推断故障；(3)根据观察现象，分析推断故障(4)根据故障，分析推断可能观察的现典例精析闭合电中的功率问题【例】如图所示，电源电动势为50V，电源内阻为1.0，定值电阻为14M为流电动机动机电阻为2电动机正常运转时电压表的读数为V.求在100s时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多【解析】由题设条知r和R上的电压降之和为(E)，以电路中的电流为

3223出外22222r22223223出外22222r2222I

EA＝1.0AR14所以在100s电源做的功为＝EIt50×1×100＝在s内动机上电能转化为机械能的部分是Δ＝IUt－Irt＝(1.0×35×100－1×2×100)J＝3.3×10

J【思维提升】(1)正确理解闭合电的几种功.(2)从能量守恒的角度解析闭合电的有关问题是一条重要思.【拓展1如图所示，已知电源电动势为，内阻为1Ω，保护电阻＝Ω，求：0(1)当电阻箱R读为多少时，电源输出功率最求这个最大值(2)当电阻箱读为多少时，电阻箱R消的功率P最，并求这个最大.(3)当电阻箱R读为多少时，保护电阻消的功率最大，并求这个最大值0【解析(1)由电功率公式＝(出

Rr

)＝外

E)外外

r

，当R＝时P最，外出即＝r－R＝－0Ω＝0.Ω时，P＝0出max

E64r

W

(2)这时要把保护电阻R与电源内阻r算一起上结论R＋即R＝(1＋00＝1.Ω时P

＝

E64(r40

W

(3)保护电阻消耗的功率为

E＝，因和r常量，而R是变量，所以RR0最小时最，即R＝，P＝00max

ER0.50rR)1.50

W8W

【拓展2】同学将一直流电源的总功率、出功率和电源内ER部的发热功率P随电流I变的图线在同一坐标系中，如图中的、b、rc所则下列说法正确的是()图b表示输出功率P随电流I变的关系图a线高点对应的功率为最大输出功率C.在、bc三图线上分别取横坐标相同的A、、三，这三点的纵坐标一定满足

223关系P＝＋PA223

b线交点M与a线交点N的横坐标之比一定为∶坐标之比一定∶4闭合电的动态分析【例】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化？【解析】认清电流表A测量R中电流，电压表V测R和R323并联的电压压V测路端电压.再利用闭合电路的欧姆定律判断干电路上的一些物理1量变化向滑，的效电阻增大，外电阻R增，干路电流I减，路端电压U大，3外至此，已判断出V示增大再进行分支电路上的析：由I减，知内电压两电1压U

R

减小，由U增大知R和并的电压U增大，判断出V示增由U增大和外232

3有效电阻增大无法确定A示如变化这就要从另一条途径去分析V示数增大知通过2的流I增，而干路电流I减，所以中的电流减，即A示减小.锹籁【答案】V示增大，V示增大A示减.12【思维提升当电路中任一部分生变化时引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓牵一发而动全”判断此类问题时，应先由局部的化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部

变分电路产生的影响.

电路的障分析【例某学按如图所示电路进行实验验时该同学将变器的触片P移不同位置时测得各电表的示数如下表所示

阻序号

A示(A)1

A示数(A)2

V示(1

V示数(V)2将电压表内阻看做无限大，电流表内阻看做.(1)电路中r分为电源的电动势和内阻RR为值电阻在这五个物理量中，1可根据上表中的数据求得的物理量不要求具体计算(2)由于电路发生故障发现两电压示数相同(不为零)若这种情况的发生是由用电器引起的，则可能的故障原是

2PP2【解析】(1)先将电路简化与r成一个等效内阻r，r＝＋r，则由V和A的两2PP21组数据可求得电源的电动势由A和V的据可求出电阻由V和AA的据可求2121出R.2

(2)当发现两电压表的示数相同时但又不为零，说明V的数也是路端电压，即外电路2的电压降全在电阻R上由此可断两电压为零，这样故障的原因可能有两个，若假设2P是好的，则一短路；假设是好的，R一定断.恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。【答案】(1)E、R、短或R断路232【思维提升】知晓断路、短路时压表的示数表现是解“故”电路题的关.【拓展3】图所示，灯泡A和B都常发光R忽断2路，已知U不变，试分析A、B两的亮度如何变化？【解析】R忽断时，电路的总电阻变大A灯端2的电压增大B灯端的电压降低所将看到灯B比来变暗了些，而灯泡A比来亮了易错门诊【例】如图所示电路，已知电源电动势E＝6.3，内电阻r＝0.5Ω，固定电阻＝，R＝3Ω，R是值为5Ω的动变阻.下电键，12调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范.

【错解】将滑动触头滑至左端与串再与并，外电阻R＝31(R)(2＝32R23EI＝A＝2.4AR再将滑动触头滑至右端，与R串再与并，外电阻R＝3

()1R23

＝ΩI＝

ER

＝3A【错因】由于平时实验，常常用动变阻器作限流(滑动变阻器与用电器串，当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小，以至给以一种思维定势：在没有分析具体电路的情况下，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最

大大小【正解】将原图化简成如图所.外路的结构是R与串、－大大小2′)与串，然后这两串电阻并.使通过电路中电流最大，外电阻应1当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最设R中串的32那部分电阻为R，电阻为((＝2323RR121