12.2闭合回路的欧姆定律（第二课时）(课件)-高二物理（人教版2019）

12.2闭合回路的欧姆定律（第二课时）主讲人：2025年x月x日人教版（2019）高二年级物理必修3同步备课系列

1路端电压与负载目录CONTENTS2闭合电路动态分析3功率与效率4两种U－I图像的对比4电阻表的原理01温故知新内电路外电路闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。

E=IR+IrE=U外+U内第一部分路端电压与负载02问题探究外电路中的用电器叫负载,外电路的电势降落叫路端电压.负载U＝E－Ir由E=U外+U内知你知道为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？02问题与思考电路中电源电动势E和内阻r是一定的，根据“越并越小”，可知路端总电阻减少。根据

可知，电流增加。再根据U=E－Ir可知，路端电压减少，所以变暗。这就解释了节前“问题”栏目中的实验现象。接下来请观看视频解读03两种特殊电路U外=IR外=ER外+r•R外=E1+rR外1.外电路断路时:2.外电路短路时:04电源的外部特性曲线(1)图像的函数表达式②在横轴上的截距表示电源的短路电流③图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。(2)图像的物理意义UIOEI短θ断路短路路端电压U随电流I变化的图像r=005典例探究【典例1】电源的电动势为4.5V，外电阻为4.0Ω时，路端电压为4.0V，(1)如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻，路端电压是多少？(2)如果把一个6.0Ω的电阻串联在外电路中，路端电压又是多少？

第二部分闭合电路的功率与效率01闭合电路的功率和效率1．电源提供的功率：2．电源的输出功率：3．电源内阻上的热功率：4.供电效率:对纯电阻电路,电源的效率为:02电源的最大输出功率ORPrPm5.电源最大输出功率：输出功率：P出=P-P内=IE-I2r=IU外=I2R外（外电阻为纯电阻电路）当R=r时,电源输出功率最大,但效率只有百分之五十。03典例探究【典例2】如图所示，电路中电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器阻值为R，闭合开关S。(1)当满足什么条件时，电源的输出功率P出最大？P出最大值为多少？(2)当电源的输出功率最大时，电源的效率η也是最大吗？为什么？03典例探究【解析】（1）电源的输出功率R越大，效率η越高，当R＝r时，即电源有最大的输出功率，效率仅为50%。05典例探究拓展1

如图所示，电路中E＝4V，r＝2Ω，定值电阻R0＝0.5Ω，滑动变阻器阻值R的调节范围为0～10Ω，当滑片从最右端滑至最左端过程中。(1)当R＝____，定值电阻R0消耗的功率最大；0(2)当R＝________，电源的输出功率P出最大，最大输出功率Pm为_______。1.5Ω2W(3)当R＝________，滑动变阻器消耗的功率PR最大，滑动变阻器消耗的最大功率Pm′为________。2.5Ω1.6W05典例探究【解析】（1）R0是定值电阻，由P0＝I2R0知，当I最大时，P0最大05典例探究（3）滑动变阻器，是可变电阻，将R0和电源等效为一新电源，则新电源内阻为R0＋r。当R＝R0＋r＝2.5Ω时，PR最大，滑动变阻器消耗的最大功率05典例探究拓展2

若拓展1中定值电阻R0＝4Ω，其他条件不变，当滑动变阻器的滑片从最右端滑至最左端过程中，当R＝____，电源的输出功率最大，最大输出功率Pm为________(结果保留3位有效数字)。06方法总结：功率最大值的求解方法1.对定值电阻来说，通过其电流最大时功率也最大。2.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻，电源的输出功率越大。3.如图，求解滑动变阻器阻值R2消耗的最大功率时，可把定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，则R2＝R1＋r时，滑动变阻器上消耗的功率最大。闭合电路动态分析第三部分01问题思考问题1：如图甲所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，R0为定值电阻，R1为滑动变阻器，当滑动变阻器R1的滑片向右滑动时，以下物理量将如何变化？(均选填“增大”或“减小”)【分析】①回路中的电流I

；②R0两端电压U0＝IR0

，内电压U内＝Ir

；③路端电压U外＝E－U内

，R1两端的电压U1＝E－I(r＋R0)

。减小减小减小增大增大01问题思考问题2：如图乙所示，若将R1并联一定值电阻R2，其他条件不变，当滑动变阻器R1的滑片向右滑动时，R1与R2的并联阻值R并

，电流表

示数

，R2所在支路的电流表

示数

，通过R1的电流

，

示数

，

示数

。增大减小增大减小增大增大02闭合电路动态问题的分析方法1.程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)：02闭合电路动态问题的分析方法2.结论法——“串反并同”“串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。注意：此方法适用条件为电源内阻不为零。3.极限法因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，使其电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。03典例探究【典例4】(多选)在如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数的变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列说法正确的是两种U－I图像的对比第四部分01问题思考问题：如图所示，甲图中定值电阻的阻值为R0，滑动变阻器的阻值为R，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的a、b两直线所示。(电表均为理想电表)(1)电压表V1、V2的示数随电流表示数的变化图像应分别为U－I图像中的哪一条直线？【提示】电流增大，路端电压减小，定值电阻R0的分压增大，V1测量电阻R0两端电压，示数变化如b直线所示，V2测量路端电压，示数变化如a直线所示。01问题思考问题：如图所示，甲图中定值电阻的阻值为R0，滑动变阻器的阻值为R，滑动变阻器的滑片从一端滑到另一端的过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙中的a、b两直线所示。(电表均为理想电表)(2)a、b直线的斜率分别表示什么？【提示】a直线斜率的绝对值表示电源的内阻r的大小，b直线的斜率表示电阻R0的大小。(3)R取何值时，a、b直线相交？【提示】R＝0时，U1＝U2，a、b直线相交。02两种U-I图像1.定值电阻的U－I图像与电源U－I图像的区别项目定值电阻的U－I图像电源的U－I图像图像的形状

关系式U＝IRU＝E－Ir项目定值电阻的U－I图像电源的U－I图像图像的物理意义表示导体的性质，U与I成正比的前提是电阻R保持不变表示电源的性质，电源的电动势和内阻保持不变，外电路电阻R变化，才有U和I的变化图像斜率的物理意义等于定值电阻R的阻值绝对值等于电源内阻r1.定值电阻的U－I图像与电源U－I图像的区别02两种U-I图像2.定值电阻的U－I图像与电源U－I图像的交点坐标的意义：如图所示，电源和定值电阻的U－I图线在同一个坐标系中，两条图线的交点(1A，3V)的含义是：当图线A所示的外接电阻与图线B所示的电源连接后，流过电阻的电流是1A，电阻两端的电压为3V；同时电源的输出电流是1A，路端电压为3V。电源的输出功率P＝UI＝3W，其大小等于图中两条虚线与坐标轴所围的面积的数值。02两种U-I图像03典例探究【典例5】(多选)(2023·宝鸡市高二期末)如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2的路端电压随输出电流的变化而变化的特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的U－I图像。曲线Ⅲ与直线Ⅰ、Ⅱ交点的坐标分别为P(5A,3.5V)、Q(6A，5V)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2连接，则下列说法正确的是A.电源1与电源2的内阻之比是3∶2B.电源1与电源2的电动势之比是1∶1C.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21∶25D.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7∶1003典例探究电阻表的原理第五部分01问题探究问题：已知电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，小量程电流表的满偏电流为Ig＝10mA，电流表内阻Rg＝7.5Ω。(1)若用导线把A、B直接连起来，此时应把可变电阻R1调为多少才能使电流表恰好满偏？(2)调到满偏后保持R1的值不变，在AB间接一个多大的电阻R0，才能使电流表指针指向刻度盘中间位置？01问题探究问题：已知电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.5Ω，小量程电流表的满偏电流为Ig＝10mA，电流表内阻Rg＝7.5Ω。(3)保持R1的值不变，如果把任意电阻Rx接在A、B间，电流表读数Ix与Rx的值有什么关系？(4)通过以上计算，你有何发现？【提示】Rx与Ix一一对应，若把电流表的电流刻度都按Rx＝

－150(Ω)的规律转换成电阻刻度，就可制成一个能直接测量电阻的仪器。02电阻表原理电阻表的测量原理是闭合电路欧姆定律，电阻表内部电路与外部被测电阻Rx一起组成闭合电路。(1)红、黑表笔短接，如图甲所示，被测电阻Rx＝0时，调节调零电阻R1，使电流表指针达到满偏，有I＝Ig＝

＝

，这一过程叫_____

。满偏电流Ig处可标电阻大小为“

”。欧姆调零002电阻表原理(2)红、黑表笔断开，如图乙所示，被测电阻Rx→∞，有I＝0，可以在I＝0处标电阻大小为“

”。(3)当Rx为0到∞之间某一数值时，如图丙所示，Ix＝

＝

，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值。(4)当Rx＝

时，指针偏转到表盘中间，有I＝

，此时Rx等于电阻表的

，称为中值电阻。∞Rg＋R1＋r内阻RΩ03典例探究【典例6】电阻表的工作原理图如图所示。(1)若表头的满偏电流为Ig＝500μA，干电池的电动势为1.5V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的电阻表电阻填在下表中：电流刻度0200μA300μA500μA电阻刻度∞____________________4.5×103Ω2×103Ω0(2)这只电阻表的总内阻为________Ω，表针偏转到满刻度的

时，待测电阻为________Ω。3000600003典例探究【解析】（1）对应电流“0”刻度的电阻刻度为“∞”，对应满偏电流“500μA”刻度的电阻刻度为“0”，所以欧姆调零时，巩固提升第六部分01小结闭合回路欧姆定律的应用路端电压与负载闭合电路的功率与效率闭合电路动态分析两种U－I图像的对比电阻表的原理02课堂练习1.关于闭合电路，下列说法正确的是A.电源正负极被短路时，电流很小

B.电源正负极被短路时，路端电压最大C.外电路断路时，路端电压为零

D.用电器增加时，路端电压可能减小【答案】D【解析】电源正负极被短路时，外电路电阻为零，则电流很大，此时路端电压为零；外电路断路时，电路中电流为零，此时路端电压等于电动势；用电器增加时，如用电器是并联接入，则外电路电阻减小，电路中电流增大，内电压增大，则路端电压减小。故选D。02课堂练习2.(多选)(2023·新疆乌鲁木齐八一中学高二期末)某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系上，如图中的a、b、c所示，下列判断正确的是A.直线a表示电源的PE－I图线B.曲线c表示电源的PR－I图线C.电源的电动势E＝4V，内阻r＝2ΩD.电源的最大输出功率Pmax＝2W02课堂练习【答案】ACD【解析】电源的总功率PE＝EI∝I，故PE－I图线是直线，故A正确；输出功率PR＝PE－Pr＝EI－I2r，应为开口向下的曲线，故曲线b表示PR－I图线；电源内部的发热

，功率Pr＝I2r，应为开口向上的曲线，故曲线c表示Pr－I图线，故B错误；02课堂练习3.(2024·上海市高二期中)如图所示，L1、L2是两只完全相同的小灯泡，R为光敏电阻，当光照越强时，阻值越小。开关S闭合后，随着光照强度逐渐增大，两灯的亮度变化情况A.L1逐渐变亮、L2逐渐变暗B.L1逐渐变亮、L2逐渐变亮C.L1逐渐变暗、L2逐渐变亮D.L1逐渐变暗、L2逐渐变暗02课堂练习【答案】C【解析】灯L1与光敏电阻并联，然后与灯L2串联，当闭合开关S且逐渐增大光照强度时，光敏电阻阻值减小，则电路中总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流将增大，内阻分压增大，路端电压减小，而灯L2在干路，根据UL2＝I总RL，可知，灯L2两端的电压增大，路端电压U＝UL2＋U