講義閉合電路歐姆定律

1、龍文教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義教師：_ 學(xué)生：_ 時(shí)間:_年_月_日_段課 題§3 閉合電路歐姆定律教學(xué)目標(biāo)：1、掌握閉合電路歐姆定律，并能應(yīng)用其解決有關(guān)問(wèn)題；2、掌握路端電壓和外電路電阻的關(guān)系，掌握討論電路結(jié)構(gòu)變化題的一般方法3、掌握閉合電路的U-I圖象重點(diǎn)：閉合電路歐姆定律及其應(yīng)用 難點(diǎn)：閉合電路歐姆定律的應(yīng)用一、閉合電路歐姆定律1.、主要物理量。研究閉合電路，主要物理量有E、r、R、I、U，前兩個(gè)是常量，后三個(gè)是變量。+ + RE rIRV1V2+探針閉合電路歐姆定律的表達(dá)形式有：E=U外+U內(nèi) （I、R間關(guān)系）U=E-Ir（U、I間關(guān)系）（U、R間關(guān)系）從式看出：當(dāng)外電路斷開時(shí)（I

2、 = 0），路端電壓等于電動(dòng)勢(shì)。而這時(shí)用電壓表去測(cè)量時(shí)，讀數(shù)卻應(yīng)該略小于電動(dòng)勢(shì)（有微弱電流）。當(dāng)外電路短路時(shí)（R = 0，因而U = 0）電流最大為Im=E/r（一般不允許出現(xiàn)這種情況，會(huì)把電源燒壞）。2.、電源的功率和效率。功率：電源的功率（電源的總功率）PE=EI 電源的輸出功率P出=UI 電源內(nèi)部消耗的功率Pr=I 2r電源的效率：（最后一個(gè)等號(hào)只適用于純電阻電路）o RP出Pmr電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大，為。【例1】R1R2R3R4E r3.、變化電路的討論。閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電

3、路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。以右圖電路為例：設(shè)R1增大，總電阻一定增大；由，I一定減??；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定減??；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定減小?？偨Y(jié)規(guī)律如下：總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路端電壓U增大；變化電阻本身和總電路變化規(guī)律相同；和變化電阻有串聯(lián)關(guān)系（通過(guò)變化電阻的電流也通過(guò)該電阻）的看電流（即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減?。缓妥兓娮栌胁⒙?lián)關(guān)系的（通過(guò)變化電阻的

4、電流不通過(guò)該電阻）看電壓（即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大）?！纠?】 【例3】 4、電動(dòng)勢(shì)與路端電壓的比較：U/VI/Ao2015105ab5、.閉合電路的U-I圖象。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大??； b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）?！纠?】 a bPE rA1 A A26.、滑動(dòng)變阻器的兩種特殊接法。在電

5、路圖中，滑動(dòng)變阻器有兩種接法要特別引起重視：右圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程中，到達(dá)中點(diǎn)位置時(shí)外電阻最大，總電流最小。所以電流表A的示數(shù)先減小后增大；可以證明：A1的示數(shù)一直減小，而A2的示數(shù)一直增大。RXa bUPIIXI /r右圖電路中，設(shè)路端電壓U不變。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P從a端滑向b端的過(guò)程中，總電阻逐漸減??；總電流I逐漸增大；RX兩端的電壓逐漸增大，電流IX也逐漸增大（這是實(shí)驗(yàn)中常用的分壓電路的原理）；滑動(dòng)變阻器r左半部的電流I / 先減小后增大?！纠?】7.、黑盒問(wèn)題。如果黑盒內(nèi)只有電阻，分析時(shí)，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始?！纠?】二、電路故障問(wèn)題的分類解析

6、1.、常見的故障現(xiàn)象斷路：是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻無(wú)窮大，此時(shí)無(wú)電流通過(guò)，若電源正常時(shí)，即用電壓表兩端并聯(lián)在這段電路（或用電器）上，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則該段電路斷路，如電路中只有該一處斷路，整個(gè)電路的電勢(shì)差全部降落在該處，其它各處均無(wú)電壓降落（即電壓表不偏轉(zhuǎn)）。短路:是指電路兩點(diǎn)間（或用電器兩端）的電阻趨于零，此時(shí)電路兩點(diǎn)間無(wú)電壓降落，用電器實(shí)際功率為零（即用電器不工作或燈不亮，但電源易被燒壞）2、.檢查電路故障的常用方法電壓表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電壓表測(cè)量各部分電路上的電壓，通過(guò)對(duì)測(cè)量電壓值的分析，就可以確定故障。在用電壓表檢查時(shí)，一定要注意電壓表的極性正確和量程符合要

7、求。電流表檢查法：當(dāng)電路中接有電源時(shí)，可以用電流表測(cè)量各部分電路上的電流，通過(guò)對(duì)測(cè)量電流值的分析，就可以確定故障。在用電流表檢查時(shí)，一定要注意電流表的極性正確和量程符合要求。歐姆表檢查法：當(dāng)電路中斷開電源后，可以利用歐姆表測(cè)量各部分電路的電阻，通過(guò)對(duì)測(cè)量電阻值的分析，就可以確定故障。在用歐姆表檢查時(shí)，一定要注意切斷電源。試電筆檢查法：對(duì)于家庭用電線路，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以利用試電筆進(jìn)行檢查。在用試電筆檢查電路時(shí)，一定要用手接觸試電筆的上金屬體。3.、常見故障電路問(wèn)題的分類解析（1）給定可能故障現(xiàn)象，確定檢查方法：如【例7】（2）給定測(cè)量值，分析推斷故障【例8】【例9】（3）根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷

8、故障【例10】?！纠?1】（4）根據(jù)故障，分析推斷可能觀察到的現(xiàn)象例析E rR2R1【例1】已知如圖，E =6V，r =4，R1=2，R2的變化范圍是010。求：電源的最大輸出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。2.25W；2W；1.5W。2AR1R21S【例2】 如圖，電源的內(nèi)阻不可忽略已知定值電阻R1=10，R2=8當(dāng)電鍵S接位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為0.20A那么當(dāng)電鍵S接位置2時(shí)，電流表的示數(shù)可能是下列的哪些值 CA.0.28A B.0.25AC.0.22A D.0.19AV2V1L1L2L3P【例3】 如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端

9、時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為U1和U2，下列說(shuō)法中正確的是 BDA.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，L1、L2變亮C.U1<U2D.U1>U2Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im【例4】 如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0，則這只定值電阻的阻值為_6_?，F(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是_50_W。R1R2RPa bL【例5】 如圖所示，電路中ab是一段長(zhǎng)10

10、 cm，電阻為100的均勻電阻絲。兩只定值電阻的阻值分別為R1=80和R2=20。當(dāng)滑動(dòng)觸頭P從a端緩慢向b端移動(dòng)的全過(guò)程中燈泡始終發(fā)光。則當(dāng)移動(dòng)距離為_10_cm時(shí)燈泡最亮，移動(dòng)距離為_2_cm時(shí)燈泡最暗?！纠?】 如圖所示，黑盒有四個(gè)接線柱，內(nèi)有4只阻值均為6的電阻，每只電阻都直接與接線柱相連。測(cè)得Rab=6，Rac=Rad=10。Rbc=Rbd=Rcd=4，試畫出黑盒內(nèi)的電路。a cb da cb d【例7】（97年高考試題）在如圖所示電路的三根導(dǎo)線中，有一根是斷的，電源、電阻器R1、R2及另外兩根導(dǎo)線都是好的，為了查出斷導(dǎo)線，某學(xué)生想先將萬(wàn)用表的紅表筆連接在電源的正極a，再將黑表筆分別

11、連電阻器R1的b端和R2的c端，并觀察萬(wàn)用表指針的示數(shù)，在下列選檔中，符合操作規(guī)程的是： AA直流10V擋； B直流0.5A擋；C直流2.5V擋； D歐姆擋?！纠?】（2000年全國(guó)高考試題）如圖所示為一電路板的示意圖，a、b、c、d為接線柱，a、b與220V的交流電源連接，ab間、bc間、cd間分別連接一個(gè)電阻?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)電路中沒(méi)有電流，為檢查電路故障，用一交流電壓表分別測(cè)得b、d兩點(diǎn)間以及a、c兩點(diǎn)間的電壓均為220V。由此可知： C、D（A）ab間電路通，cd間電路不通（B）ab間電路不通，bc間電路通（C）ab間電路通，bc間電路不通（D）bc間電路不通，cd間電路通【例9】（2000年上

12、海高考試題）某同學(xué)按如圖所示電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)該同學(xué)將變阻器的觸片P移到不同位置時(shí)測(cè)得各電表的示數(shù)如下表所示：序號(hào)A1示數(shù)（A）A2示數(shù)（A）V1示數(shù)（V）V2示數(shù)（V）10.600.302.401.2020.440.322.560.48將電壓表內(nèi)阻看作無(wú)限大，電流表內(nèi)阻看作零。電路中E，分別為電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，為定值電阻，在這五個(gè)物理量中，可根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)求得的物理量是（不要求具體計(jì)算） 。由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了（但不為零），若這種情況的發(fā)生是由用電器引起的，則可能的故障原因是 。解析：先將電路簡(jiǎn)化，R1與r看成一個(gè)等效內(nèi)阻r，=R1+r,則由V1和A1的兩組數(shù)據(jù)可求

13、得電源的電動(dòng)勢(shì)E；由A2和V1的數(shù)據(jù)可求出電阻R3；由V2和A1、A2的數(shù)據(jù)可求出R2。當(dāng)發(fā)現(xiàn)兩電壓表的示數(shù)相同時(shí)，但又不為零，說(shuō)明V2的示數(shù)也是路端電壓，即外電路的電壓全降在電阻R2上，由此可推斷Rp兩端電壓為零，這樣故障的原因可能有兩個(gè)，若假設(shè)R2是完好的，則Rp一定短路；若假設(shè)RP是完好的，則R2一定斷路。（3）根據(jù)觀察現(xiàn)象，分析推斷故障【例10】（2001年上海高考試題）如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是： A （A）R1斷路 （B）R2斷路（C）R3短路 （D）R4短路【例1

14、1】某居民家中的電路如圖6所示，開始時(shí)各部分工作正常，將電飯煲的插頭插入三孔插座后，正在燒水的電熱壺突然不能工作，但電燈仍正常發(fā)光拔出電飯煲的插頭，把試電筆分別插入插座的左、右插孔，氖管均能發(fā)光，則： CA僅電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障B僅電熱壺所在的C、D兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障C僅導(dǎo)線AB間斷路D因?yàn)椴遄脤?dǎo)線接地，所以發(fā)生了上述故障ABR3R2R1U【例12】如圖所示，燈泡A和B都正常發(fā)光，R2忽然斷路,已知U不變，試分析A、B兩燈的亮度如何變化？綜合例析【例13】如圖所示的電路中，定值電阻R=3 ，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電源內(nèi)、外電路消耗的功率之比為13；當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，內(nèi)、外電路消耗

15、的功率之比為11.求開關(guān)S閉合前和閉合后，燈泡L上消耗的功率之比（不計(jì)燈泡電阻的變化）. 【例14】在如圖所示的電路中，R1=2 ，R2=R3=4 ，當(dāng)電鍵K接a時(shí)，R2上消耗的電功率為4 W，當(dāng)電鍵K接b時(shí)，電壓表示數(shù)為4.5 V，試求：（1）電鍵K接a時(shí)，通過(guò)電源的電流和電源兩端的電壓；（2）電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；（3）當(dāng)電鍵K接c時(shí)，通過(guò)R2的電流.（1）4 V（2）E=6 V r2 （3）0.5 A【例15】在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E=3.0 V，內(nèi)阻r=1.0 ；電阻R1=10 ，R2=10 ，R3=30 ，R4=35 ；電容器的電容C=100 F.電容器原來(lái)不帶電.求接通電

16、鍵K后流過(guò)R4的總電量.2.0×10-4 C三、針對(duì)訓(xùn)練1. 關(guān)于閉合電路，下列說(shuō)法中正確的是A.閉合電路中，電流總是從電勢(shì)高的地方流向電勢(shì)低的地方B.閉合電路中，電源的路端電壓越大，電源的輸出功率就越大C.閉合電路中，電流越大，電源的路端電壓就越大D.閉合電路中，外電阻越大，電源的路端電壓就越大2. 用電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源對(duì)外電路供電，下列判斷中正確的是電源短路時(shí)，路端電壓為零，電路電流達(dá)最大值 外電路斷開時(shí)，電路電壓為零，路端電壓也為零 路端電壓增大時(shí)，流過(guò)電源的電流一定減小 路端電壓增大時(shí)，電源的效率一定增大A.B.C.D.3.一太陽(yáng)能電池板，測(cè)得它的開路電壓為800 m

17、V，短路電流為40 mA，若將該電池板與一阻值為20 的電阻器連成一閉合電路，則它的路端電壓是 VB.0.20 VC.0.30 VD.0.40 V4.（2002年全國(guó)高考理科綜合能力試題）在如圖所示的電路中，R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r0，設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U0，當(dāng)R5的滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)時(shí)，A.I變大，U變小B.I變大，U變大C.I變小，U變大D.I變小，U變小 4題圖 5題圖 6題圖5.如圖1302所示，直線A為電源的UI圖線，直線B為電阻R的UI圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時(shí)，電源的輸出功率和電路的總功率分別是

18、A.4 W、8 WB.2 W、4 WC.4 W、6 WD.2 W、3 W6.如圖所示，電源E的電動(dòng)勢(shì)為3.2 V，電阻R的阻值為30 ，小燈泡L的額定電壓為3.0 V，額定功率為4.5 W，當(dāng)電鍵S接位置1時(shí)，電壓表的讀數(shù)為3 V，那么當(dāng)電鍵S接到位置2時(shí)，小燈泡L的發(fā)光情況是A.很暗，甚至不亮 B.正常發(fā)光 C.比正常發(fā)光略亮 D.有可能被燒壞 7題圖 8題圖7.如圖1304所示的電路中，閉合電鍵S后，燈L1和L2都正常發(fā)光，后來(lái)由于某種故障使燈L2突然變亮，電壓表讀數(shù)增加，由此推斷，這故障可能是A.L1燈燈絲燒斷B.電阻R2斷路C.電阻R2短路D.電容器被擊穿短路8.如圖所示，直線OAC為

19、某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線.拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率Pr隨電流I變化的圖線.若A、B的橫坐標(biāo)為1 A，那么AB線段表示的功率等于A.1 WB.3 W C.2 W D.2.5 W9.在如圖所示的電路中，R1、R2為定值電阻，R3為可變電阻，電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r .設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U .當(dāng)R3滑動(dòng)觸點(diǎn)向圖中a端移動(dòng)，則A.I變大，U變小B.I變大，U變大C.I變小，U變大D.I變小，U變小10.調(diào)整如圖所示電路的可變電阻R的阻值，使電壓表V的示數(shù)增大U，在這個(gè)過(guò)程中A.通過(guò)R1的電流增加，增加量一定等于U/R1B.R2兩端的電壓減小，減少量一

20、定等于UC.通過(guò)R2的電流減小，但減少量一定小于U/R2D.路端電壓增加，增加量一定等于U11.如圖所示是一個(gè)由電池、電阻R與平行板電容器組成的串聯(lián)電路，在增大電容器兩極板間距離的過(guò)程中A.電阻R中沒(méi)有電流B.電容器的電容變小C.電阻R中有從a流向b的電流D.電阻R中有從b流向a的電流12.某閉合電路的路端電壓U隨外電阻R變化的圖線如圖1306所示，則電源的電動(dòng)勢(shì)為_，內(nèi)電阻為_，當(dāng)U=2 V時(shí)，電源的輸出功率為_. 12題圖 13題圖 14題圖13.在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻不可忽略不計(jì)，已知R1=10 ，R2=8 .S與1連接時(shí)，電流表的示數(shù)為0.2 A；將S切換到2時(shí)，可以確定電流表

21、的讀數(shù)范圍是_.14.如圖所示，電路中電阻R1=8 ，R2=10 ，R3=20 ，電容器電容C=2 F，電源電動(dòng)勢(shì)E=12 V，內(nèi)電阻r不計(jì)，開關(guān)S閉合，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值R由2 變至22 的過(guò)程中，通過(guò)A2的電荷量是_，A1的讀數(shù)變化情況是_（選填“增大”“減小”“先增后減”“先減后增”）.15.如圖所示的電路中，電池的電動(dòng)勢(shì)E=9.0 V，內(nèi)電阻r=2.0 ，固定電阻R1=1.0 ，R2為可變電阻，其阻值在010 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，問(wèn)：取R2=_時(shí)，R1消耗的電功率最大.取R2=_時(shí)，R2消耗的電功率最大. 15題圖 16題圖 17題圖16.如圖所示，變阻器R2的最大電阻是10 ，R3=5 ，電

22、源的內(nèi)電阻r=1 ，當(dāng)電鍵S閉合，變阻器的滑片在中點(diǎn)位置時(shí)，電源的總功率為16 W，電源的輸出功率為12 W.此時(shí)電燈R1正常發(fā)光，求：（1）電燈阻值R1是多少?（設(shè)R1阻值恒定不變）（2）當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，要使電燈正常工作，應(yīng)使變阻器的電阻改變多少?17.（12分）如圖13011所示的電路中，電源由6個(gè)電動(dòng)勢(shì)E0=1.5 V、內(nèi)電阻r0=0.1 的電池串聯(lián)而成；定值電阻R1=4.4 ，R2=6 ，R2允許消耗的最大電功率為Pm=3.375 W，變阻器開始接入電路中的電阻R3=12 ，求： （1）開始時(shí)通過(guò)電池的電流多大?電源的輸出功率多大?（2）要使R2實(shí)際消耗的功率不超過(guò)允許的最大值，可變電阻R3的取值范圍是什么?18.（12分）“加速度計(jì)”作為測(cè)定物體加速度的儀器，已被廣泛地應(yīng)用于飛機(jī)、潛艇、導(dǎo)彈、航天器等裝置的制導(dǎo)中，如圖所示是“應(yīng)變式加速