閉合電路歐姆定律

1、第四節(jié)第四節(jié)閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律一一. .電源電源1.1.什么是電源？什么是電源？電源電源是一種把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置是一種把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置2.2.電源的工作原理電源的工作原理 要在電源兩極要在電源兩極產(chǎn)生并維持一個恒定的電勢差產(chǎn)生并維持一個恒定的電勢差，就必須有一種力能夠不斷地把正電荷由負極經(jīng)電就必須有一種力能夠不斷地把正電荷由負極經(jīng)電源內(nèi)部移送到正極源內(nèi)部移送到正極, , 這種力一定不是靜電力這種力一定不是靜電力, , 我我們把這種力稱為們把這種力稱為非靜電力非靜電力。+F非非RII電源提供的電能為：電源提供的電能為：W非靜電力非靜電力=qU=qE=IEt。水

2、流水流地勢高地勢高地勢低地勢低水輪機水輪機（負載負載）水泵水泵(電源電源)ABC電源的工作過程電源的工作過程類似于類似于如圖所示的抽水機的工作過程。如圖所示的抽水機的工作過程。 電源的作用不是產(chǎn)生電荷，而是將其他形式的能電源的作用不是產(chǎn)生電荷，而是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，在電源的兩極產(chǎn)生并維持一個恒定的轉(zhuǎn)化為電能，在電源的兩極產(chǎn)生并維持一個恒定的電勢差（電壓），從而在電路中形成恒定的電流。電勢差（電壓），從而在電路中形成恒定的電流。 3.3.電源電動勢電源電動勢E E（1 1）定義：在電源內(nèi)部）定義：在電源內(nèi)部非非靜電力把靜電力把單位正單位正電荷電荷從電源的負極移到正極所做的功。從電源的負極

3、移到正極所做的功。（2 2）意義：電動勢表示）意義：電動勢表示電源電源將其他形式的能轉(zhuǎn)將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能化為電能本領(lǐng)本領(lǐng)。（3 3）標量，單位：伏特）標量，單位：伏特（4 4）大?。旱扔陔娫矗┐笮。旱扔陔娫次唇尤腚娐肺唇尤腚娐窌r電源兩端的時電源兩端的電壓電壓說明：說明：E E的值由電源本身決定的值由電源本身決定4.4.電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)阻r r內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電阻、外電阻內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電阻、外電阻 外電路：外電路：電源外部的電路電源外部的電路 包括用電器、導(dǎo)線等包括用電器、導(dǎo)線等. 外電阻外電阻R R：外電路的總電阻外電路的總電阻. 內(nèi)電阻內(nèi)電阻r r：內(nèi)電路的電阻內(nèi)電路的電阻 通

4、常稱為電源的內(nèi)阻通常稱為電源的內(nèi)阻. 內(nèi)電路：內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路電源內(nèi)部的電路. 二二. .閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律 1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容： 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。 2 2、公式：、公式： rREI3 3、適用條件：、適用條件： 外電路是外電路是純電阻純電阻的電路的電路. . 內(nèi)電壓：內(nèi)電壓：U U內(nèi)內(nèi)= =IrIr 或或 U U內(nèi)內(nèi)=E-U=E-U外外路端電壓：路端電壓：U U外外=E-U=E-U內(nèi)內(nèi)= =IRIR外外（純電阻）（純電阻）E = E = U U外外+U

5、+U內(nèi)內(nèi) = = U U外外+ +IrIr = = IR+IrIR+Ir推導(dǎo)可得：推導(dǎo)可得： 例題：例題： 如圖所示電路，電源電動勢為如圖所示電路，電源電動勢為1.5V1.5V，內(nèi)，內(nèi)阻為阻為0.12 0.12 ，外電路的電阻為，外電路的電阻為1.38 1.38 ，求電，求電路中的電流和路端電壓。路中的電流和路端電壓。解解：由題意知，電動勢：由題意知，電動勢E=1.5 VE=1.5 V，外電阻外電阻R=1.38 R=1.38 ，內(nèi)阻，內(nèi)阻r=0.12 r=0.12 . .由閉合電路歐姆定律得：由閉合電路歐姆定律得： AArREI112.038.15.1路端電壓路端電壓為為U = IR =11.

6、38 V =1.38 V R1R2A12ErSR1R212ErSV V一種測量電源電動勢和內(nèi)電阻一種測量電源電動勢和內(nèi)電阻的方法的方法1.1.當外電阻當外電阻R R增大時，電流增大時，電流I I減小，電壓減小，電壓U U外外增大。增大。2.2.當外電阻當外電阻R R減小時，電流減小時，電流I I增大，電壓增大，電壓U U外外減小。減小。 三三. .路端電壓與負載的關(guān)系路端電壓與負載的關(guān)系分析：對給定的電源，分析：對給定的電源，E、r均為定值均為定值 由由可分析出可分析出:EIRrU外=E-IrAVa ab ba ab b5 5兩個特例：兩個特例：2.2.外電路外電路短路短路時時/00RIE r

7、U端，0RIE 端，U1.1.外電路外電路斷路斷路時時注意：短路電流很大，絕對不允許將電源兩端用導(dǎo)線注意：短路電流很大，絕對不允許將電源兩端用導(dǎo)線直接連接在一起直接連接在一起EIRrU外=E-Ir路端電壓隨路端電壓隨電流變化的電流變化的U-IU-I圖像圖像與縱坐標交點表示電路斷開，交點的縱坐標為電源電與縱坐標交點表示電路斷開，交點的縱坐標為電源電動勢。動勢。R=， I=0, U外外=E與橫坐標交點表示外電路短路，交點橫坐標為短路電與橫坐標交點表示外電路短路，交點橫坐標為短路電流流I短短=E/r。R=0， U外外=0，E=I短短r斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻。斜率的絕對值表示電源的內(nèi)電阻。r=U

8、/I【注意注意】若縱軸的原點不在兩軸交點時，此結(jié)論不成立若縱軸的原點不在兩軸交點時，此結(jié)論不成立U=E-U=E-IrIr ABAB例與練例與練1 1例與練例與練2 2ACAC由于閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，由于閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等，內(nèi)外UUE由由 IUIUEI內(nèi)外得得1 1電源提供的功率（電源功率）電源提供的功率（電源功率）: : EIP 總2 2電源的輸出功率（外電路得到的功率）電源的輸出功率（外電路得到的功率）: : IUP外外3 3電源內(nèi)阻上的熱功率電源內(nèi)阻上的熱功率: : rIIUP2內(nèi)內(nèi)4 4、供電效率、供電效率: : =P出/P總U外/E 電源的輸出功率隨外電阻變化的

9、討論電源的輸出功率隨外電阻變化的討論電源的總功率電源的總功率P P總總=IE=IE內(nèi)耗功率：內(nèi)耗功率：P P內(nèi)內(nèi)=I=I2 2r r輸出功率：輸出功率：P P出出= =P-PP-P內(nèi)內(nèi)=IE-I=IE-I2 2r=IUr=IU外外= I= I2 2 R R外外分析：分析：當外電路為純電阻電路時當外電路為純電阻電路時當當R外外=r時時,P出出最大，且最大值為最大，且最大值為P出出m=E24r(R外外+r)2=E2+4r(R外外-r)2R外外P出出=I2R外外=E2R外外思考：由圖可知同一功率思考：由圖可知同一功率對應(yīng)著兩個電阻值對應(yīng)著兩個電阻值, ,兩個兩個電阻值之間有何關(guān)系呢電阻值之間有何關(guān)系

10、呢? ? 例題：例題：已知如圖，已知如圖，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的變化范圍是的變化范圍是0 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W1.5W。例題：例題：如圖所示，圖線如圖所示，圖線a a是某一蓄電池組的是某一蓄電池組的U-IU-I圖線，圖線，圖線圖線b b是一只某種型號的定值電阻的是一只某種型號的定值電阻的U-IU-I圖線若已圖線若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為知該

11、蓄電池組的內(nèi)阻為22，則這只定值電阻的阻，則這只定值電阻的阻值為值為_?，F(xiàn)有。現(xiàn)有4 4只這種規(guī)格的定值電阻，可任只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進行組合，作為該蓄電池組的意選取其中的若干只進行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時是是_W_W。 解：解：由圖象可知蓄電池的由圖象可知蓄電池的電動勢為電動勢為20V20V。 由斜率關(guān)系知外電阻由斜率關(guān)系知外電阻阻值為阻值為66。 用用3 3只這種電阻并聯(lián)作只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于為外電阻，外電阻等于22，因此輸出功率最大為因此輸出功率最大為50W5

12、0W。 U/V I/Ao2015105ab2.52.55 510107.57.5閉合電路的閉合電路的U-IU-I圖象圖象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1 1）右圖中）右圖中a a為為閉合電路閉合電路的的U-IU-I圖象圖象b b為為部分電路部分電路( (外電阻外電阻) )的的U-IU-I圖象圖象 2 2）兩者的）兩者的交點交點坐標表示該電阻坐標表示該電阻接入電路時的接入電路時的路端電壓與電流路端電壓與電流. . 3 3）a a的斜率的斜率的絕對值表示的絕對值表示電源內(nèi)電源內(nèi)阻的阻的大小、大小、b b的斜率的斜率的絕對值表的絕對值表示示接入電路中外電阻的接入電路中外電阻的的

13、大小的大小 4 4）黑色虛線矩形的面積表示）黑色虛線矩形的面積表示接入該電阻時的輸出功率。接入該電阻時的輸出功率。 當當a a、b b斜率相等斜率相等時時（即內(nèi)、外電阻相等）（即內(nèi)、外電阻相等）圖中矩圖中矩形面積形面積最大最大，即，即輸出功率輸出功率最大。最大。 五五. .閉合電路中變量分析閉合電路中變量分析(1)(1)保持不變的量：電動勢和內(nèi)阻保持不變的量：電動勢和內(nèi)阻外電阻改變，電流、電壓、電功率等都隨之改變外電阻改變，電流、電壓、電功率等都隨之改變(2)I(2)I、U U、P P公式：公式： 電流電流I=E/(I=E/(R R外外+r).+r). 內(nèi)電壓內(nèi)電壓U U內(nèi)內(nèi)IrIr= =Er

14、Er/(/(R R外外+r).+r). 外電壓外電壓U U外外IRIR外外E-E-IrIr. . 總功率總功率P P總總IE.IE.例題：例題：如圖所示，電源電動勢為如圖所示，電源電動勢為E E，內(nèi)電阻為，內(nèi)電阻為r r當滑動變阻器的觸片當滑動變阻器的觸片P P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表電壓表V V1 1、V V2 2示數(shù)變化的絕對值分別為示數(shù)變化的絕對值分別為UU1 1和和UU2 2，下列說法中正確的是（下列說法中正確的是（ ）A A、小燈泡、小燈泡L L1 1、L L3 3變暗，變暗，L L2 2變亮變亮B B、小燈泡、小燈泡L L3 3變暗，變暗，L L1 1、L

15、 L2 2變亮變亮C C、UU1 1 UU2 2 V2V1L1L2L3PV2V1L1L2L3P解：解：滑動變阻器的觸片滑動變阻器的觸片P P從右從右端滑到左端，總電阻減小，總端滑到左端，總電阻減小，總電流電流I I增大，路端電壓增大，路端電壓U U減小。減小。 燈泡燈泡L L2 2電流增大，變亮電流增大，變亮. . I I2 2=I=I（增大增大）,U,U2 2=IR=IR2 2（增大）（增大）燈泡燈泡L L3 3電壓降低，變暗。電壓降低，變暗。 U U3 3=U-U=U-U2 2( (減小減小) )，I I3 3=U=U3 3/R/R3 3( (減小減小) )燈泡燈泡L L1 1電流增大，變

16、亮電流增大，變亮. . I I1 1=I-I=I-I3 3( (增大增大) )，U U1 1=I=I1 1R R1 1( (增大增大) )U UV1V1= =U U3 3減小，減小，U UV2V2= =U U2 2增大，路端電壓增大，路端電壓U U= = U UV1V1+ + U UV2V2減小，減小，所以所以U UV1V1的變化量大于的變化量大于U UV2V2的變化量。的變化量。 B、D 分析思路：局部電阻的變化局部電阻的變化總電阻的變化總電阻的變化總電流的變化總電流的變化路端電壓的變化路端電壓的變化局部電路的電流及局部電路的電流及電壓的變化電壓的變化串、并聯(lián)電路的電阻與串、并聯(lián)電路的電阻與總電阻的關(guān)系總電阻的關(guān)系閉合電路的歐姆