閉合電路的歐姆定律

1、1電路電路3閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律第七章一、電源的電動勢和內(nèi)電阻1.電動勢E(1)物理意義：反映電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量.(2)大?。旱扔陔娐分型ㄟ^1C電荷量時電源所提供的電能的數(shù)值，也等于電源電路時兩極間的電壓.未接入未接入電源電動勢的大小由來決定.電動勢是標(biāo)量，但為了說明問題方便，習(xí)慣上規(guī)定電動勢的方向，在電源內(nèi)部從極指向極.電動勢不是電壓.2.內(nèi)電阻r：電源內(nèi)部電路的電阻，有電流通過時自身會產(chǎn)生熱量，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.3電源本身電源本身負(fù)負(fù)正正二、閉合電路歐姆定律1.內(nèi)容：閉合電路里的電流跟成正比，跟成反比.2.公式：.E=U外+Ir電源的電動勢電源的電動勢

2、內(nèi)外電路的電阻之和內(nèi)外電路的電阻之和EIRr 3.路端電壓：外電路兩端的電壓，即電源的輸出電壓，U外=E-Ir.(1)當(dāng)外電阻R增大時，總電流I，路端電壓U外.當(dāng)外電路斷開時，I=，U外=.(2)當(dāng)外電阻R減小時，總電流I，內(nèi)電壓，路端電壓.當(dāng)外電路短路時，外電阻R= ，I=，U外=.0E增大增大增大增大減小減小00Er減小減小增大增大(3)圖象：U外-R關(guān)系圖線如8-3-1所示，由圖象可知，隨著外電阻R的增大，路端電壓逐漸 .6圖圖8-3-2圖圖8-3-1增大增大U外-I關(guān)系圖象如圖8-3-2所示，由U外=E-Ir可知，圖線為一條直線，與縱軸交點為，與橫軸交點為，直線的斜率表示.7電源電動勢

3、電源電動勢短路電流短路電流電源內(nèi)阻電源內(nèi)阻電路的動態(tài)分析在如圖8-3-3所示電路中,當(dāng)變阻器R3的滑動觸頭P向b端移動時()圖圖8-3-3A.電壓表示數(shù)變大電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變小電流表示數(shù)變小B.電壓表示數(shù)變小電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變大電流表示數(shù)變大C.電壓表示數(shù)變大電壓表示數(shù)變大,電流表示數(shù)變大電流表示數(shù)變大D.電壓表示數(shù)變小電壓表示數(shù)變小,電流表示數(shù)變小電流表示數(shù)變小 根據(jù)題意分析得：把題中的電壓表和電流表都看做是理想的，電路簡化成：R2、R3并聯(lián)后與R1串聯(lián).當(dāng)滑動觸頭P向b端移動時，R3阻值變小.R2、R3并聯(lián)部分總電阻變小，根據(jù)串聯(lián)電路原理，R1和內(nèi)電阻上電壓增大，R2、

4、R3并聯(lián)部分電壓減小，由此可得：外電路上總電壓變小，電壓表示數(shù)變小，R2上電流變小,但干路總電流變大，因此R3上電流變大，電流表示數(shù)變大，所以本題的正確選項應(yīng)該為B.910 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1：如圖如圖8-3-4所示電路中，所示電路中，R1=4，R2=6，電源內(nèi)阻不可忽略，電流表內(nèi)阻不計，電源內(nèi)阻不可忽略，電流表內(nèi)阻不計，當(dāng)電鍵當(dāng)電鍵S2閉合時，電流表的示數(shù)為閉合時，電流表的示數(shù)為3A，則當(dāng)，則當(dāng)S2斷斷開時，電流表示數(shù)可能為開時，電流表示數(shù)可能為( ) A3.2A B2.1A C1.2A D0.8A圖圖8-3-411 解析：解析：斷開后，總電阻變大，電流變小，斷開后，總電阻變大，電流變小，A

5、錯原來路端電壓是錯原來路端電壓是12V，后來路端電壓應(yīng)，后來路端電壓應(yīng)大于大于12V，電流則大于，電流則大于1.2A. C和和D錯，錯，B對對電源電動勢與路端電壓的關(guān)系 一電池外電路斷開時的路端電壓為3V，接上8的負(fù)載電阻后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為( )A.E2.4V，r1B.E3V，r2C.E2.4V,r2D.E3V,r112電源電動勢E3V，由歐姆定律得知EUIr，I=0.3A,解得r2.選項B正確. 在開路時，電路的路端電壓等于電源電動勢.接通電路以后，除非電源內(nèi)阻忽略不計，路端電壓都小于電源電動勢.如果電源是內(nèi)阻忽略不計的理想電源，則路端電壓恒等于電源

6、電動勢.13變式訓(xùn)練2：如圖8-3-4所示的電路中，電源E電動勢為3.2V，電阻R的阻值為30，小燈泡的額定電壓為3.0V，額定功率為4.5W，當(dāng)開關(guān)S接位置1時，電壓表的讀數(shù)為3V，那么當(dāng)開關(guān)S接到位置2時，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14圖圖8-3-5A閉合電路中的功率計算 三只燈泡L1、L2和L3的額定電壓分別為1.5V、1.5V和2.5V,它們的額定電流都為0.3A.若將它們連接成圖8-3-6(a)、(b)所示電路,且燈泡都正常發(fā)光.1516圖圖8-3-6(1)試求圖試求圖(a)電路的總電流和電阻電路的總電流和電阻R2消

7、耗的電功率；消耗的電功率；(2)分別計算兩電路電源提供的電功分別計算兩電路電源提供的電功率率,并說明哪個電路更節(jié)能并說明哪個電路更節(jié)能. (1)由題意，在圖(a)電路中，電路的總電流I總=IL1+IL2+IL3=0.9AU路端=E-I總r=2.55VUR2=U路端-UL3=0.05VIR2=I總=0.9AR2消耗功率為PR2=IR2UR2=0.045W17(2)圖(a)電源提供的電功率P總=I總E=0.93W=2.7W圖(b)電源提供的電功率P總=I總E=0.36W=1.8W由于燈泡都正常發(fā)光,兩電路有用功率相等,而P總P總,所以,題中圖(b)電路比題中圖(a)電路節(jié)能.18 (1)只要熟練掌

8、握閉合電路的歐姆定律及功率的計算方法，本題不難解答.電源的總功率：P總=IE=P內(nèi)+P外電源內(nèi)阻消耗的功率：P內(nèi)=I2r電源的輸出功率：P外=P出=IU(2)由于圖(a)中總電流為三燈電流之和，盡管E= E，仍有P總P總，該題從節(jié)能的角度為實際電路的連接提供了有力的理論依據(jù).191220 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練3：如圖如圖8-3-7所示的電路中，兩平行所示的電路中，兩平行金屬板金屬板A、B水平放置，兩板間的距離水平放置，兩板間的距離d=40cm.電源電源電動勢電動勢E=24V，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻r=1，電阻，電阻R=15.閉合開閉合開關(guān)關(guān)S，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小球從，待電路穩(wěn)定后，將一帶正電的小

9、球從B板小孔板小孔以初速度以初速度v0=4m/s豎直向上射入板間若小球帶電量豎直向上射入板間若小球帶電量為為q=110-2C，質(zhì)量為，質(zhì)量為m=210-2kg，不考慮空氣阻，不考慮空氣阻力那么，滑動變阻器接入電路的阻值為多大時，力那么，滑動變阻器接入電路的阻值為多大時，小球恰能到達(dá)小球恰能到達(dá)A板？此時，電源的輸出功率是多大？板？此時，電源的輸出功率是多大？(取取g=10m/s2)圖圖8-3-721 220110 28 1 8 ()23 2ABABABURIPIRAUmgdqUmvUUVIERWUIrRA 滑出滑滑小球進(jìn)入板間后，受重力和電場力作用，且到 板時速度為零設(shè)兩板間電壓為 由動能定理

10、得：所以滑動變阻器兩端電壓設(shè)通過滑動變阻器電流為 ，由歐姆定律得滑動變阻器接入電路的電阻電源的輸出功率解析：電路與力學(xué)知識的結(jié)合 電子秤是一種將力學(xué)量轉(zhuǎn)化為電學(xué)量進(jìn)行測量的裝置.圖8-3-6(a)是某同學(xué)在科技活動中自制電子秤的原理圖，該電子秤利用電壓表的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量.托盤與電阻可忽略的彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計.滑動變阻器的滑動端與彈簧相連，托盤沒有放重物時，電壓表示數(shù)為零，設(shè)變阻器總電阻為R，總長度為L，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r，限流電阻為R0，彈簧勁度系數(shù)為k，若不計一切摩擦和其他阻力.22(1)通過分析求出電壓表示數(shù)U與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式；23圖圖8-3-8(2)由

11、(1)的計算結(jié)果可知，電壓表示數(shù)與待測物體質(zhì)量不成正比，不便于劃分刻度.請你利用原有器材進(jìn)行改進(jìn)，使電壓表的示數(shù)與待測物體的質(zhì)量成正比，以利于刻度的劃分，在圖8-3-6(b)的基礎(chǔ)上完成改進(jìn)電路圖，并求出電壓表的示數(shù)U與所稱物體質(zhì)量m的關(guān)系式. 24(1)設(shè)當(dāng)所稱物體的質(zhì)量為m時，彈簧被壓縮的距離為x，由胡克定律和物體平衡條件得：mg=kx,即x=由電阻定律可知，此時滑動變阻器接入電路中的有效電阻為R=25mgkxmgRRLkL 由閉合電路的歐姆定律得，電路中的總電流為：I=電壓表測得的R兩端的電壓，由歐姆定律得U=IR=2600()EkLERRrkL RrmgR 0()mgREkL Rrmg

12、R (2)改進(jìn)后的電路圖如右圖所示I=此時電壓表測的仍是R兩端的電壓U=IR=270EmgRRRrkL0()mgREkL RRr 0ERRr28 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練4：壓敏電阻的阻值隨所受壓力的壓敏電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷增大而減小，有位同學(xué)利用壓敏電阻設(shè)計了判斷小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖小車運動狀態(tài)的裝置，其工作原理如圖8-3-9(a)所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，所示，將壓敏電阻和一塊擋板固定在絕緣小車上，中間放置一個絕緣重球小車向右做直線運動過中間放置一個絕緣重球小車向右做直線運動過程中，電流表示數(shù)如圖程中，電流表示數(shù)如圖8-3

13、-9(b)所示，下列判斷所示，下列判斷正確的是正確的是( )圖圖8-3-929A. 從從t1到到t2時間內(nèi)，小車做勻速直線運動時間內(nèi)，小車做勻速直線運動B. 從從t1到到t2時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動C. 從從t2到到t3時間內(nèi)，小車做勻速直線運動時間內(nèi)，小車做勻速直線運動D. 從從t2到到t3時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動時間內(nèi)，小車做勻加速直線運動 解析：解析：t1到到t2時間內(nèi)，電流持續(xù)增大，壓敏時間內(nèi)，電流持續(xù)增大，壓敏電阻值持續(xù)減小，球?qū)﹄娮璧膲毫Τ掷m(xù)增大，電阻值持續(xù)減小，球?qū)﹄娮璧膲毫Τ掷m(xù)增大，球所受的外力為變力，說明車做變加速運動；球所受的外力為變力，

14、說明車做變加速運動；t2到到t3時間內(nèi)，電流恒定，說明球和壓敏電阻間時間內(nèi)，電流恒定，說明球和壓敏電阻間的壓力恒定，的壓力恒定，車做勻加速直線運動車做勻加速直線運動 答案：答案：D30 1.如圖如圖8-3-10所示是一實驗電路圖，在滑動觸頭所示是一實驗電路圖，在滑動觸頭由由a端滑向端滑向b端的過程中，下列表述正確的是端的過程中，下列表述正確的是( ) A路端電壓變小路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大電流表的示數(shù)變大 C電源內(nèi)阻消耗的功率變小電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大電路的總電阻變大圖圖8-3-1031332DABCbEIREIrUUIRPI r外當(dāng)滑片向 端滑動時，接入電路中的電

15、阻減小，使得總電阻減小，根據(jù)，可知總電流在增加，根據(jù)閉合電路中的歐姆定律有，可知路端電壓在減小，流過電流表的示數(shù)為，可知電流在減小，根據(jù)，可知內(nèi)阻消耗的功率解析：錯；對；在增大，錯錯32 2.如圖如圖8-3-11所示是一火警報警器的部分電路所示是一火警報警器的部分電路示意圖其中示意圖其中R3為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器器(R3電阻隨溫度的升高而減小電阻隨溫度的升高而減小)值班室的顯示器值班室的顯示器為電路中的電流表，為電路中的電流表，a、b之間接報警器當(dāng)傳感之間接報警器當(dāng)傳感器器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器、報警器兩端

16、的電壓兩端的電壓U的變化情況是的變化情況是( ) AI變大，變大，U變大變大 BI變大，變大，U變小變小 CI變小，變小，U變小變小 DI變小，變小，U變大變大圖圖8-3-1133 解析：解析：半導(dǎo)體熱敏特性，隨溫度升高電阻半導(dǎo)體熱敏特性，隨溫度升高電阻減小，閉合電路總電阻減小，電流增大，電源減小，閉合電路總電阻減小，電流增大，電源內(nèi)電壓內(nèi)電壓Ir增大，報警器兩端的電壓增大，報警器兩端的電壓U減小，顯示減小，顯示器的電流減小，選項器的電流減小，選項C正確正確34 3.如圖如圖8-3-12所示的電路，閉合開關(guān)所示的電路，閉合開關(guān)S后，后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動勢三盞燈均能發(fā)光，電源電

17、動勢E恒定且內(nèi)恒定且內(nèi)阻阻r不可忽略現(xiàn)將變阻器不可忽略現(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑的滑片稍向上滑動一些，三盞燈亮度變化的情況是動一些，三盞燈亮度變化的情況是( )Aa燈變亮，燈變亮，b燈和燈和c燈變暗燈變暗Ba燈和燈和c燈變亮，燈變亮，b燈變暗燈變暗Ca燈和燈和c燈變暗，燈變暗，b燈變亮燈變亮Da燈和燈和b燈變暗，燈變暗，c燈變亮燈變亮 圖圖8-3-1235 解析：解析：滑片上移滑片上移R減小，電路總電阻減小，減小，電路總電阻減小，I增大，增大，a燈變亮，同時燈變亮，同時Ir以及以及Ua增大，增大，Ub減小，減小，b燈變暗，燈變暗，Ib減小，則減小，則Ic=I-Ib增大，增大，c燈變亮，選燈變亮

18、，選項項B正確正確 36 4.汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖汽車電動機啟動時車燈會瞬時變暗，如圖8-3-13在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電在打開車燈的情況下，電動機未啟動時電流表讀數(shù)為流表讀數(shù)為10A，電動機啟動時電流表讀數(shù)為，電動機啟動時電流表讀數(shù)為58A，若電源電動勢為若電源電動勢為12.5V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.05，電流表內(nèi)，電流表內(nèi)阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了阻不計，則因電動機啟動，車燈的電功率降低了_.圖圖8-3841.21209.673.6 82REI RrRPI RWUEI rVUPWWRW 未啟動電動機時，根據(jù)閉合電路歐姆定律

19、可計算車燈的電阻 ：，車燈的功率為，啟動電機后，車燈兩端的電壓為解析：功，車燈的率，了功率為降低38 5.如圖如圖8-3-14所示，為一種測定風(fēng)力儀器的原所示，為一種測定風(fēng)力儀器的原理圖，圖中理圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細(xì)長金屬絲下為金屬球，懸掛在一細(xì)長金屬絲下面，面，O是懸點，是懸點，R0是保護電阻，是保護電阻，CD是水平放置是水平放置的光滑電阻絲，與細(xì)金屬絲始終保持良好接的光滑電阻絲，與細(xì)金屬絲始終保持良好接觸無風(fēng)時細(xì)金屬絲與電阻絲在觸無風(fēng)時細(xì)金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時點接觸，此時電路中電流為電路中電流為I0；有風(fēng)時金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，；有風(fēng)時金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，偏轉(zhuǎn)角度偏轉(zhuǎn)角度q

20、q的大小與的大小與風(fēng)力大小有關(guān)風(fēng)力大小有關(guān) 圖圖8-3-1439 已知風(fēng)力方向水平向左，已知風(fēng)力方向水平向左，OC=h，CD=L，球質(zhì)，球質(zhì)量為量為m，電阻絲單位長度的阻值為，電阻絲單位長度的阻值為k，電源、電流，電源、電流表內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計金屬絲偏轉(zhuǎn)表內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計金屬絲偏轉(zhuǎn)q q角時，角時，電流表的示數(shù)為電流表的示數(shù)為I，此時風(fēng)力大小為，此時風(fēng)力大小為F，試寫出：，試寫出： (1)風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與與q q的關(guān)系式的關(guān)系式 (2)風(fēng)力大小風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)與電流表示數(shù)I的關(guān)系式的關(guān)系式40 1100000 1sin cos tan() 2() tan PFFmgFEFm

21、gmgFRkLIIIkhEIRkLEI RkLLLhqqqq 有風(fēng)時，對金屬球 受力分析如圖所示，則由兩式解得：設(shè)電源電動勢為 ，據(jù)閉合電路歐姆定律，無風(fēng)時：有風(fēng)時：又由解出：解析：41 6.如圖如圖8-3-15所示，所示，R為電阻箱，為理想電壓為電阻箱，為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U1=4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=5時，電壓表讀數(shù)為時，電壓表讀數(shù)為U2=5V.求：求： (1)電源的電動勢電源的電動勢E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r； (2)當(dāng)電阻箱當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大？電源的輸出功率最大？最大值最大值Pm為多少？為多少？圖圖8-3-1542 111222222226194 1 2()()41mE