閉合電路歐姆定律題型歸類分析

1、 “閉合電路歐姆定律”題型歸類分析（湖北省十堰市東風汽車公司一中 康明利） 閉合電路歐姆定律是高中電學的核心內容，是進行電路分析和計算的主要依據(jù)，也是歷年高考的熱點.下面通過例題對閉合電路歐姆定律的題型進行歸類分析，希望對同學們有所啟發(fā).一、電路的動態(tài)分析R0PAVR1rER2圖1一個閉合電路就是一個整體，當某一局部電路發(fā)生變化時，會使整個電路的總電阻發(fā)生變化，隨之會引起一系列連鎖反應：干路中的總電流變化電源的內電壓變化路端電壓變化各支路的電壓及電流變化.這時，可根據(jù)串并聯(lián)電路的特點、閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律進行分析.例1如圖1所示，當可變電阻R0的滑動片向右移動時，下列判斷正確的是

2、：A電壓表的讀數(shù)變小B電流表的讀數(shù)變小C電壓表的讀數(shù)增大D電流表的讀數(shù)增大分析與解：由圖可知，當滑動片P向右移動時，R0變大，使整個外電路的電阻R變大，根據(jù)閉合電路歐姆定律I=E/(R+r)可知電路總電流I減小，路端電壓U=EIr增大，則電壓表的讀數(shù)變大，選項C正確.根據(jù)串聯(lián)電路的特點，R2兩端的電壓U2=UIR1，因U、I，則U2，通過電阻R2的電流I2=U/ R2變大.根據(jù)并聯(lián)電路的特點，通過R0的電流I0=II2，因I、I2，則I0，電流表的讀數(shù)變小，選項B正確.故本題的正確選項為B、C.點評：電路動態(tài)分析的基本思路是：“部分整體部分”，即從某個電阻的變化入手，由串并聯(lián)規(guī)律先判斷外電路總

3、電阻的變化情況，然后由閉合電路歐姆定律判斷總電流和路端電壓的變化情況，最后由部分電路的歐姆定律判斷各支路的電流、電壓變化情況.二、功率計算RP0PmR1 R=r R2P0圖21電源的輸出功率：P出=IU=IEI2r對于外電路是純電阻的電路，電源的輸出功率：P出電源的輸出功率隨外電阻的變化關系如圖2所示，則：當Rr時，P出max一個輸出功率（除最大功率外）P對應于兩個不同的外電阻R1和R2，且.當R<r時，RP出；當R>r時，RP出.2電源的效率：則R，當Rr時，電源的輸出功率最大，但效率僅為50.例2如圖3所示，已知電源的內阻r=2，定值電阻R1=0.5，求：R1R2SEr圖3（1

4、）當滑動變阻器R2的阻值為多大時，電阻R1消耗的功率最大？（2）當滑動變阻器R2的阻值為多大時，電源的輸出功率最大？（3）當滑動變阻器R2的阻值為多大時，變阻器消耗的功率最大？分析與解：（1）因為R1是定值電阻，其功率P1=I12R1，所以當R2=0時，I1最大，則電阻R1的功率P1最大.（2）當外阻等于內阻時電源的輸出功率最大，即R1+ R2=r，R2=rR1=20.5=1.5時,電源的輸出功率最大.（3）將電阻R1等效到電源內部，此時電源的輸出功率就等于變阻器R2消耗的功率，等效電源的輸出功率最大時，變阻器消耗的功率也最大.即R2= R1+r=0.5+2=2.5時，變阻器消耗的功率最大.點

5、評：由R=r時電源輸出功率最大的理論處理上述問題時，可將某定值電阻充當電源的內阻來處理.例3如圖4所示，電源的電動勢E=24V，內阻r=1,電阻R=2,M為直流電動機，其電樞電阻r/=1,電動機正常工作時，其兩端所接電壓表讀數(shù)為UV=21V，求電動機轉變機械能的功率是多大？RMVE圖4r分析和解：由閉合電路歐姆定律可得：E=UV+I(R+r)，則：由能量守恒可知電動機輸出的機械功率為：P機=IUVI2r/=(1×2112×1)W=20W點評：含電動機的直流電器，已不再是純電阻電路，此時歐姆定律已不適用.電動機在正常工作時，除了少部分電能轉化為內能外，大部分電能轉化為機械能，

6、這時電功大于電熱，求機械功率或其它形式功率要用能的轉化和守恒定律解決.三、含有電容器的電路電容器是一個儲存電能的元件，在直流電路中，當電容器充、放電時，電路有充電放電電流.一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大的元件，在電容器處電路可看作是斷路.分析和計算含有電容器的直流電路時，關鍵是準確地判斷和求出電容器兩端的電壓，其具體方法是：1確定電容器和哪個電阻并聯(lián)，該電阻兩端的電壓即為電容器兩端的電壓.ER2R1CS圖52當電容器和某一電阻串聯(lián)后接在某一電路兩端時，此電路兩端的電壓即為電容器兩端的電壓，而與電容器串聯(lián)的電阻可看成導線.例4如圖5所示，E=10V, R1=4, R2

7、=6,C=30F,電池內阻可忽略.（1）閉合開關S，求穩(wěn)定后通過R1的電流.（2）然后將開關S斷開，求這以后通過R1的電量.分析：電容器穩(wěn)定后相當于斷路，S斷開前電容器相當于和R2并聯(lián)，S斷開后，電容器相當于直接接到電源上.S斷開前后通過R1的電量即為前后兩狀態(tài)下電容器帶電量之差.解：（1）電容器穩(wěn)定后相當于斷路，則：.（2）斷開S前，電容器兩端的電壓等于R2兩端的電壓，電壓為I1R2，電容器的帶電量為：Q1=CI1R2 .斷開S穩(wěn)定后總電流為零，電阻R1不分壓，可看成導線，電容器兩端的電壓就等于電源的電動勢E，電容器的帶電量為：Q2=CE.將開關S斷開后通過R1的電量為：Q= Q2Q1.代入

8、已知數(shù)據(jù)得：Q=1.2×10-4C.點評：對于與電容器相關聯(lián)的試題，電容器穩(wěn)定后，在電容器處電路可看作是斷路，與電容器串聯(lián)的電阻不分壓可看成導線.若要計算電容器中有關電量等的變化，則要先分析電容器兩端電壓的變化，再利用Q=CU來計算.k3Ck2back1R1圖6R4R3R2例5如圖6所示的電路中，各個電鍵均閉合，且k2接a，現(xiàn)要使靜止在平行板電容器兩極板之間的帶電微粒向下運動，則應該：A將k1斷開 B將k2擲在bC將k2擲在cD將k3斷開分析與解：開始當各個電鍵均閉合且k2接a時，由于電阻R4和R1與電容器串聯(lián)不分壓，此時電容器兩端的電壓等于電阻R2兩端的電壓，微粒在平行板電容器間所受的電場力與重力平衡，處于靜止狀態(tài).將k1斷開時，電容器將通過電阻R4、R1和R2放電，兩極板間的電場強度變?yōu)榱?，微粒向下運動，則選項A正確. 將k2擲在b時，電容器與R4、R1和R3串聯(lián)后接在電源兩端，電容器兩端的電壓等于電源的電動勢，兩極板間的電場強度增大，電場力大于重力，微粒向上運動，則選項B不正確.將k2擲在c時，電容器將通過電阻R4放電，兩極板間的電場強度變?yōu)榱?，微粒向下運動，則選項C正