闭合电路的欧姆定律（人教1）

第七节闭合电路的欧姆定律目标导航学习目标：1.知道内、外电路的能量转化．2．理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路的欧姆定律．3．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系,并能进行相关的电路分析和计算．重点难点：闭合电路欧姆定律的理解和应用.新知初探·自主学习一、闭合电路的欧姆定律1．闭合电路组成(1)外电路：是指电源外部的电路,在外电路中,沿电流方向电势______．(2)内电路：是指电源内部的电路,在内电路中,沿电流方向电势______．降低升高2．闭合电路中的能量转化如图2－7－1所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力所做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝__________.图2－7－1I2Rt＋I2rt3．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成______，跟内、外电路的电阻之和成______．(2)公式：I＝__________.(3)适用范围：________电路．(4)常用的变形公式及适用范围①公式：E＝______＋U内或U＝______.电动势等于__________电势降落之和．②适用范围：任何闭合电路．正比反比纯电阻U外E－Ir内外电路二、路端电压与负载的关系1．路端电压与电流的关系图2－7－2(1)公式：U＝_______.(2)图象(U－I图象)：如图2－7－2所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示________，斜率的绝对值表示_______．E－Ir电动势内阻2．路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时，电流I_______，外电压U_______，当R增大到无限大(即外电路断开)时，I＝____，U＝____.断路时的路端电压等于电源电动势．(2)外电阻R减小时，电流I_______，外电压U_______，当R减小到零(即电源两端短路)时，I＝_______，U＝____.减小增大0E增大减小E/r0想一想某同学用电压表去测量1节新干电池的电动势约为1.5V,1节旧电池的电动势约为1.45V．现在把两节电池串联后接在一个标有“3V

2W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发亮检查电路的连接,各处均无故障，试分析原因．提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，导致小灯泡不亮．要点探究·讲练互动闭合电路欧姆定律的理解与应用1．闭合电路欧姆定律的表述2.解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路：认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路．(2)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I.(3)各部分的电压、电流：根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流．(4)注意适用条件：外电路含有非纯电阻元件时(如电动机，电解槽等)，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算．如图2－7－3所示电路中，电阻R1＝R2＝R3＝10Ω，电源内阻r＝5Ω，电压表可视为理想电表．当开关S1和S2均闭合时，电压表的示数为10V．求：图2－7－3例1(1)通过电阻R2的电流为多大？(2)路端电压为多大？(3)电源的电动势为多大？(4)当开关S1闭合而S2断开时，电压表的示数变为多大？【思路点拨】

S2闭合时，V测的是R2两端电压，S2断开时，V测的是路端电压．【答案】

(1)1A

(2)15V

(3)20V

(4)16V【思维总结】解此类题时，一定要先弄清电路的连接方式，以及电流表、电压表所测的是哪部分电路的电流、电压；理解电压表和电流表均为理想电表的含义．变式训练1．如图2－7－4所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A；当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势及内阻．图2－7－4解析：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1＝E－I1r即E＝1.6＋0.4r①当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2＝E－I2r即E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r②由①②得：E＝2V，r＝1Ω.答案：2V

1Ω闭合电路的动态分析问题1．闭合电路的动态分析的具体步骤大体如下(1)根据局部某一电阻的变化，进而确定闭合电路总电阻的变化情况．(2)依据I＝E/(R＋r)，判断闭合电路干路电流的变化情况．(3)依据U＝E－Ir,判断外电路电压(路端电压)的变化情况．(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化．2．闭合电路的动态分析的常用方法(1)任一电阻增大(减小)，则电路的总电阻增大(减小)．(2)任一电阻增大(减小)，则该电阻两端的电压一定会增大(减小)，而通过该电阻的电流会减小(增大)．(2011·高考北京卷)如图2－7－5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(

)图2－7－5例2A．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【思路点拨】

(1)滑动端下滑时，有效电阻变小；(2)电压表测的是路端电压；(3)电流表测的是支路R2中的电流．【答案】

A【题后反思】当电路中某一部分电阻变化时，整个电路各处的电压、电流都会受到影响，分析时，应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点，应用欧姆定律和串、并联电路规律去分析各部分电路中相关物理量的变化．变式训练2.如图2－7－6所示的电路中，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(

)图2－7－6热点示例·创新拓展A．电灯L变亮，安培表的示数减小B．电灯L变亮，安培表的示数增大C．电灯L变暗，安培表的示数减小D．电灯L变暗，安培表的示数增大解析：选A.变阻器的滑片P向b端滑动，R1接入电路的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，安培表的示数减小，路端电压U增大，电灯两端电压增大，电灯L变亮．A正确，B、C、D错误．(2)P出与外电阻R的函数关图2－7－7特别提醒：(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有50%.(2)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻．[经典案例]

(8分)电路图如图2－7－8甲所示

,图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω.图2－7－8(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？(2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？【思路点拨】求解本题应把握以下三点：(1)由U－I图象求电源的电动势和内阻．(2)电路中的电流最大时,R0消耗的功率最大．(3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率．【答案】

(1)0

10.9W

(2)4.5Ω

13.3W【方法总结】

(1)定值电阻获得最大功率时,一定是其两端电压或通过它的电流最大．(2)变化的电阻获得最大功率时，其阻值等于等效电源的内阻．要注意的是，当其阻值不能等于等效电源内阻时，取最接近等效电源内阻的值时，功率最大．变式训练如图2－7－9所示，已知电源内阻为r，定值电阻R0的阻值也为r,滑动变阻器R的总电阻为2r.若滑动变阻器的滑片P由A向B滑动,则(

)图2－7－9A．电源的输出功率由小变大B．定值电阻R0上消耗的功率由大变小C．电源内部电势降落由小变大D．滑动变阻器消耗的功率变小解析：选ACD.由题图可知，当滑动变阻器的滑片P由A向B滑动时，滑动变阻器的有效电阻在减小，外电路电阻由3r逐渐减小为r，由电源的输出功率与外电阻的关系可知，电源的输出功率由小变到最大，故选项A正确．定值电