鲁科版选修31闭合电路欧姆定律和逻辑电路第1节 闭合电路欧姆定律（区一等奖）

闭合电路欧姆定律一、教学目标

知识目标

1.熟练掌握闭合电路欧姆定律

2.掌握路端电压随总电流变化的规律

3.掌握电源的总功率P总=IE，电源的输出功率P输=IU，电源内阻上损耗的功率P损=I2r及它们之间的关系

P总＝P输+P损。能力目标进一步培养学生理解图象的物理意义，以及用能量和能量转化的观点分析物理问题的能力I=E／（R＋r）E=U＋Ir复习

闭合电路欧姆定律的表达式一、路端电压随总电流变化的规律

1.电路状态的变化分析例1．如图所示电路，已知电源的电动势E和内电阻r恒定，R1、R2是定值电阻，R3是滑动变阻器。当滑动头从a移到b，各个电表的示数如何变化？分析答案：A1变小、V1变大、V2变大、A2变大、A3变小下一页

对变化电路的一般分析步骤是：从局部某一电阻的变化，确定总电阻的变化，进一步利用闭合电路的欧姆定律确定总电流、路端电压的变化，再逐步分析局部电流、电压及电功率的变化。简单地说，就是从局部到整体再到局部。说明：一般情况下对一固定的电源E、r在短时间内是不变的分析：

根据闭合电路的欧姆定律，在滑动头从a移到b的过程中

R3↑R总↑I总↓U路↑=E-Ir，分析电路中各部分电压电流的变化时，一般来讲：①固定电阻上电压或电流的变化，可以用分压UR1=IR1来分析。②变化电阻或局部一段阻值变化的电路上电压或电流的变化，可以分别运用“各部分电压之和等于端电压”或“各支路电流之和等于总电流”来分析。由于UR1减小，U2=U-UR1，所以U2变大，电压表V2变大。可以用并联电路电流分配的特点求解，I3=I1-I2，I1减小，I2增大，所以I3减小。

2．比较电路三种状态的特点（电源的电动势与内阻确定）电路状态外电阻总电流外电压通路

断路短路

∞>R外>0I=E/(r+R)

R外↑→I↓

U外=E-Ir=ER外/（r+R外）R外↑→U外

↑

R外→∞

I=0U外=E

R外→0

I=E/r

U外=0讨论

（1）图线与纵轴的交点，表示了电路的

状态，图线的纵轴截距等于电源的

。（2）图线与横轴的交点，表示了电路的

状态，图线的横轴截距等于电路的

，该图线斜率的绝对值等于电源的

。（3）图线上其他的点，分别表示了电路不同的

状态，其中各点（如p点）的横坐标和纵坐标，分别为该状态的

和

，各点与原点连线的斜率为各该状态下外电路的

。断路电动势短路短路电流内阻通路路端电压电流电阻EIm(r＝E/Im)3．电路状态的图象描述例2、两个独立回路A和B的路端电压U与其总电流I的关系图，则（

）A

两回路中电动势EA>EB.

B

两回路中内电阻rA>rBC

路端电压都是U1时，它们的外电阻相等。D

电流是I1时,两电源内电压相等.ABC解析：此图线为U—I图象，图线与纵轴的截距表示电源电动势的大小，所以EA>EB；图线的斜率绝对值等于电源内阻的大小，所以rA>rB；两图线的交点表示路端电压和总电流相等，所以此时两电路中外电阻相等。思考：

由图可知，该电源的电动势为

，内阻为

，外电路短路时，通过电源的电流强度为

。图中A点对应的外电阻为

。2.0V2Ω1A6Ω(0,U)二、闭合电路中的能量转换关系

1．电路中功率P与总电流I的关系电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P总=EI外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P出=UI内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=I2r电路中的功率关系P总=

P出+P内

即UI=EI-I2r

（E、r为定值，R为自变量，P出为因变量。）在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率

P=IU=I2R，又因为当R=r时，电源有最大的输出功率Pm=E2／4r。故I=2．电源输出功率P随外电路电阻R变化关系在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值。

输出功率随外电阻变化的图线

结论：电源输出功率与外阻关系R＜r时，随R增大输出功率增大，R=r输出功率最大，R＞r时，随R增大，输出功率减小。例3、如图所示电路，电源电动势为E=10v，内电阻r=1Ω，定值电阻R0=5

Ω

，R的最大值为20Ω（1）使定值电阻R0上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（2）使滑动变阻器上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？

答案：（1）当R=0时，电路中电流最大，R0的功率P0=I2R0为最大（2）把R0看成电源内阻的一部分，则r’=r+R0,根据电源输出功率最大的条件，R＝r’=r+R0＝6Ω,滑动变阻器消耗的功率最大思考：答案：A有四个电源，电动势均为8V，内阻分别为1Ω、2Ω、4Ω、8Ω，今要对R=2Ω的电阻供电，问选择内阻为多大的电源才能使R上获得的功率最大？

A、1Ω

B、2ΩC、4Ω

D、8Ω总结：

解决物理问题时一般是先考虑原始公式，然后再考虑规律的结论，因为物理学的任何规律结论的成立都是有条件的，都有其适用范围。

在电路中电源的总功率为IE，输出的功率为IU，内电路损耗的功率为I2R3．电源的效率η随外电阻R变化的规律结论：电源的效率η随外电阻R的增大而增大。

则电源的效率为

当R变大，η也变大。而当R=r时，即输出功率最大时，电源的效率是50％。

例4、某一用直流电动机提升重物的装置,如图所示.重物的质量m=50千克,电源的电动势ε=110伏特,不计电源内