[高二理化生]327閉合電路的歐姆定律ppt課件

1、7.閉合電路的歐姆定律1 1、歐姆定律表達式、歐姆定律表達式I=U/RI=U/R純電阻電路純電阻電路2 2、此公式的適用條件、此公式的適用條件思索、電源未接入電路時，兩極間的電、電源未接入電路時，兩極間的電壓等于電源的電動勢壓等于電源的電動勢外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路內(nèi)電路內(nèi)電路幾個概念幾個概念R:外電阻外電阻r:內(nèi)阻內(nèi)阻一閉合電路的歐姆定律：一閉合電路的歐姆定律：幾個概念：幾個概念：1)閉合電路：只需用導線把電源、用電器連成閉合電路：只需用導線把電源、用電器連成一個閉合電路，電路中才有電流一個閉合電路，電路中才有電流2)外電路：用電器、導線組成外電路外電路：用電器、導線組成外電路3)內(nèi)電路：電

2、源的內(nèi)部就是內(nèi)電路內(nèi)電路：電源的內(nèi)部就是內(nèi)電路4)外電阻：外電路中的電阻外電阻：外電路中的電阻5)內(nèi)電阻內(nèi)阻：內(nèi)電路中的電阻內(nèi)電阻內(nèi)阻：內(nèi)電路中的電阻, 也就是也就是電源的電阻電源的電阻6)在電路中，沿電流方向有電阻電勢就降低，在電路中，沿電流方向有電阻電勢就降低，電阻兩端就有電壓電阻兩端就有電壓 電源電動勢為，內(nèi)阻為電源電動勢為，內(nèi)阻為r,r,外電路中的電阻為，外電路中的電阻為，閉合電路中的電流為閉合電路中的電流為( (純電阻電路純電阻電路) ). .在時間在時間t t內(nèi)，外電路中電流做功產(chǎn)生的電熱為內(nèi)，外電路中電流做功產(chǎn)生的電熱為外外t t外電路中電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外電路中電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)

3、能 . .在時間在時間t t內(nèi)，內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的電熱為內(nèi)，內(nèi)電路中電流做功產(chǎn)生的電熱為內(nèi)內(nèi)rtrt內(nèi)電路中電能也全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能內(nèi)電路中電能也全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能. .電源電動勢為，那么電源中的非靜電力所做的電源電動勢為，那么電源中的非靜電力所做的功為功為q =q =t t非靜電力做功就是將其他形非靜電力做功就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化電能式的能轉(zhuǎn)化電能 根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功等于內(nèi)外電路根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其它方式的能的總和中電能轉(zhuǎn)化為其它方式的能的總和 即外內(nèi)即外內(nèi) 所以所以t t t trtrt，整理后得到整理后得到r r也就是也就是 rREI7)7

4、)閉合電路的歐姆定律：閉合電路的歐姆定律：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正閉合電路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比，跟內(nèi)外電路的電阻之和成反比 即即 (I (I和和R R間的關(guān)系間的關(guān)系) )純電阻電路純電阻電路8)8)路端電壓外電壓外：路端電壓外電壓外： 外電路兩端的電壓外外電路兩端的電壓外9)9)內(nèi)電壓內(nèi)：內(nèi)電壓內(nèi)： 內(nèi)電路兩端的電壓內(nèi)內(nèi)電路兩端的電壓內(nèi)r rrREI10)10)電源的電動勢等于內(nèi)外電壓之和也可了解為電源的電動勢等于內(nèi)外電壓之和也可了解為閉合電路的歐姆定律的第二個表達式：閉合電路的歐姆定律的第二個表達式： 即外內(nèi)任何電路即外內(nèi)任何電路11)11)路端

5、電壓和電流的關(guān)系也可了解為閉合路端電壓和電流的關(guān)系也可了解為閉合電路的歐姆定律的第三個表達式：電路的歐姆定律的第三個表達式： 即即r r任何電路任何電路12)12)路端電壓和外電阻間的關(guān)系也可了解為路端電壓和外電阻間的關(guān)系也可了解為閉合電路的歐姆定律的第四個表達式：閉合電路的歐姆定律的第四個表達式： 即即 純電阻電路純電阻電路ErRRU例例. .在如下圖的電路中，電源的電動勢在如下圖的電路中，電源的電動勢為為1.5V,1.5V,內(nèi)阻內(nèi)阻0.120.12，外電路的電阻為，外電路的電阻為1.381.38，求電路中的電流和路端電壓。，求電路中的電流和路端電壓。解解: :由閉合電路歐姆定律得：由閉合電

6、路歐姆定律得：路端電壓為：路端電壓為：U=IR=1.38VU=IR=1.38VRE,rAArREI112.038.15.1 例把兩節(jié)例把兩節(jié)“電動勢是電動勢是1.5V,內(nèi)阻是內(nèi)阻是1的干電池串聯(lián)的干電池串聯(lián),給標有給標有“2.4V,0.3A 的燈泡供電時的燈泡供電時,經(jīng)過燈泡的電流是經(jīng)過燈泡的電流是A,燈泡兩燈泡兩端的電壓端的電壓 是是V,燈泡耗費的功率是燈泡耗費的功率是WArREI3 . 01285 . 1222 解析解析: :燈泡的電阻燈泡的電阻 R=U/I=2.4/0.3=8 R=U/I=2.4/0.3=8經(jīng)過燈泡的電流經(jīng)過燈泡的電流燈泡兩端電壓燈泡兩端電壓U=IR=0.38V=2.4V

7、燈泡耗費的電功率燈泡耗費的電功率P=UI=2.40.3W=0.72W實驗研討實驗研討挪動滑動變阻器的滑動片，察看電流表和挪動滑動變阻器的滑動片，察看電流表和電壓電壓表的示數(shù)如何變化？表的示數(shù)如何變化？結(jié)論：結(jié)論： 電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大；電流表示數(shù)變小，電壓表示數(shù)變大； 電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小。電流表示數(shù)變大，電壓表示數(shù)變小。2 2路端電壓路端電壓(U)(U)跟電流強度跟電流強度(I)(I)的關(guān)系的關(guān)系: :路端電壓跟電流強度的關(guān)系是路端電壓跟電流強度的關(guān)系是:U=E-Ir,:U=E-Ir,用用圖像表示如下圖圖像表示如下圖由圖知由圖知, ,路端電壓隨電流的路端電壓隨電流的添加而

8、減小添加而減小, ,其函數(shù)關(guān)系是其函數(shù)關(guān)系是線性關(guān)系線性關(guān)系. .此圖的物理意義是此圖的物理意義是: :圖線與縱軸的交點對應的圖線與縱軸的交點對應的電壓等于電源的電動勢電壓等于電源的電動勢E.E.圖線斜率大小代表電源的內(nèi)阻圖線斜率大小代表電源的內(nèi)阻r,r,內(nèi)阻越大，內(nèi)阻越大，直線傾斜的越厲害直線傾斜的越厲害圖線與橫軸的交點對應的電流是電路中的最圖線與橫軸的交點對應的電流是電路中的最大電流或者是短路電流大電流或者是短路電流m mr(U=O,R=0).r(U=O,R=0).3路端電壓與外電阻的關(guān)系：路端電壓與外電阻的關(guān)系：閉合電路的路端電壓閉合電路的路端電壓U=E-Ir,結(jié)合結(jié)合 可得可得:就某個

9、電源而言，電動勢和內(nèi)阻就某個電源而言，電動勢和內(nèi)阻r是一定的是一定的當外電阻增大時，根據(jù)當外電阻增大時，根據(jù) 可知，電路可知，電路中的電流減小，根據(jù)中的電流減小，根據(jù)U=E-Ir知路端電壓增大；知路端電壓增大；當外電阻減小時，根據(jù)當外電阻減小時，根據(jù) 可知，電路可知，電路中的電流增大，根據(jù)中的電流增大，根據(jù)U=E-Ir知路端電壓減小知路端電壓減小rREIrREIrREI反之反之, R, RU)(IrEUIrUrREI內(nèi)R).).當外電路斷路時，可以為外電阻趨向于當外電路斷路時，可以為外電阻趨向于無窮大，變?yōu)椋瑹o窮大，變?yōu)椋瑀 r也變?yōu)?，那么外也變?yōu)?，那么外，這就是說斷路，這就是說斷路( (開路

10、開路) )時路端電壓等于電時路端電壓等于電源電動勢。源電動勢。 我們常根據(jù)這個道理來測定電源電動勢。我們常根據(jù)這個道理來測定電源電動勢。).).當外電路短路時，外電阻，外電當外電路短路時，外電阻，外電壓為，此時電流最大為壓為，此時電流最大為m mr(r(短路電短路電流流) )，內(nèi)電壓等于電源電動勢。，內(nèi)電壓等于電源電動勢。電源內(nèi)阻普通很小，例如鉛蓄電池的內(nèi)阻為電源內(nèi)阻普通很小，例如鉛蓄電池的內(nèi)阻為0.005-0.10.005-0.1歐，干電池的內(nèi)阻也不到歐，所歐，干電池的內(nèi)阻也不到歐，所以短路時電流很大，會燒壞電源，因此，嚴以短路時電流很大，會燒壞電源，因此，嚴禁將電池的兩極直接用導線銜接起來

11、。禁將電池的兩極直接用導線銜接起來。4.電源的圖像和外電阻的圖像：電源的圖像和外電阻的圖像：1).是電源的圖像或是電源的圖像或電源的伏安特性曲線，圖像電源的伏安特性曲線，圖像與縱軸交點表示電源電動勢與縱軸交點表示電源電動勢;與橫軸的交點表示短路電流，與橫軸的交點表示短路電流，也是閉合回路中的最大電流也是閉合回路中的最大電流Im=E/r,前提是圖像的坐標原前提是圖像的坐標原點的坐標必需為點的坐標必需為,.圖像的斜率表示圖像的斜率表示r.2).是外電阻的圖像是外電阻的圖像,即導體的伏安特性曲線即導體的伏安特性曲線,圖像的斜率表示導體的電阻圖像的斜率表示導體的電阻3).兩圖像的交點是這個電源和這個電

12、阻組成的閉合兩圖像的交點是這個電源和這個電阻組成的閉合電路中的路端電壓和電路中的電流電路中的路端電壓和電路中的電流例：如下圖是某電源的伏安特性曲線例：如下圖是某電源的伏安特性曲線, ,那么那么以下結(jié)論正確的選項是以下結(jié)論正確的選項是( )( )A.A.電源的電動勢為電源的電動勢為6.0V6.0VB.B.電源的內(nèi)阻為電源的內(nèi)阻為1212C.C.電流為電流為0.2A0.2A時的外電阻是時的外電阻是28.428.4D.D.電源的短路電流為電源的短路電流為0.5A0.5A6.000.2 0.4U/VI/A答案是：答案是：ABDABD)(182 . 0122 . 06)(125 . 06IURIErm外

13、例如圖例如圖6 6所示，直線所示，直線A A為電源的路端電壓為電源的路端電壓U U與電流與電流I I的關(guān)系的關(guān)系圖線，直線圖線，直線B B是外電阻是外電阻R R的兩端電壓的兩端電壓U U與電流與電流I I的關(guān)系圖線，的關(guān)系圖線，用該電源與電阻用該電源與電阻R R組成閉合電路，電源的輸出功率和電阻組成閉合電路，電源的輸出功率和電阻R R分別是分別是 A A4W4W；1 B1 B4W4W；2 C2 C2W2W；1 D1 D2W2W；22解：由解：由B B的圖線可以求出的圖線可以求出B B的電阻為的電阻為R=1R=1由由A A與縱軸交點，可以看出電源電動勢為與縱軸交點，可以看出電源電動勢為E=3 V

14、E=3 V與橫軸交點，表示短路電流與橫軸交點，表示短路電流Im=E/r,Im=E/r,即即r=0.5r=0.5電源的輸出功率為電源的輸出功率為 P=UI=2P=UI=22W=4W2W=4W路端電壓路端電壓 AArREI25 . 013二動態(tài)電路的分析：二動態(tài)電路的分析：閉合電路中只需有一只電阻的阻值發(fā)生變化，閉合電路中只需有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分電路就會影響整個電路，使總電路和每一部分電路的電流、電壓都發(fā)生變化。的電流、電壓都發(fā)生變化。討論根據(jù)是：閉合電路的歐姆定律、部分電路討論根據(jù)是：閉合電路的歐姆定律、部分電路的歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系、并聯(lián)的

15、歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓分配關(guān)系、并聯(lián)電路的電流分配關(guān)系等電路的電流分配關(guān)系等. .以右圖電路為例增大：以右圖電路為例增大：R1R1增大，總電阻增大，總電阻R R一定增大；一定增大；由，由，I I一定減??；一定減小；由由U=E-IrU=E-Ir，U U一定增大；一定增大；因此因此U4U4、I4I4一定增大；一定增大；由由I3= I-I4I3= I-I4，I3I3、U3U3一定減?。灰欢p?。挥捎蒛2=U-U3U2=U-U3，U2U2、I2I2一定增大一定增大由由I1=I3 -I2I1=I3 -I2，I1I1一定減小一定減小. .總結(jié)規(guī)律如下：總結(jié)規(guī)律如下：關(guān)于與直接并聯(lián)的各量關(guān)于與直接并聯(lián)的各

16、量U2U2、I2I2等都減小等都減小關(guān)于與間接并聯(lián)的各量關(guān)于與間接并聯(lián)的各量U U、I I等都減等都減小小關(guān)于與間接串聯(lián)的各量關(guān)于與間接串聯(lián)的各量U U、I I等都增等都增大大R1R2R3R4ErrREI局局內(nèi)局或IUIrEUrUrR)(這種先部分，再整體，最后部分的分析方法，這種先部分，再整體，最后部分的分析方法，叫做程序法叫做程序法程序法程序法: :串反并同法串反并同法: :所謂所謂“串反串反, ,即某一電阻增大時即某一電阻增大時, ,與它串聯(lián)與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功、或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功、電功率、電熱、熱功率等都將減小，反之那么電功率、電熱、熱

17、功率等都將減小，反之那么增增大大. .所謂所謂“并同并同, ,即某一電阻增大時即某一電阻增大時, ,與它并聯(lián)或與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功、間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功、電功率、電熱、熱功率等都將增大，反之那么電功率、電熱、熱功率等都將增大，反之那么減減小小R1R2R3R4Er例如下圖的電路中例如下圖的電路中, ,電源的電動勢電源的電動勢E E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r r恒恒定不變定不變, ,電燈電燈L L恰能正常發(fā)光恰能正常發(fā)光. .假設(shè)變阻器的滑片向假設(shè)變阻器的滑片向b b端端滑動滑動, ,那么那么( )( ) A. A.電燈電燈L L更亮更亮, ,安培表的示數(shù)減小

18、安培表的示數(shù)減小 B. B.電燈電燈L L更亮更亮, ,安培表的示數(shù)增大安培表的示數(shù)增大 C. C.電燈電燈L L變暗變暗, ,安培表的示數(shù)減小安培表的示數(shù)減小 D. D.電燈電燈L L變暗變暗, ,安培表的示數(shù)增大安培表的示數(shù)增大答案是：答案是：A AAabR1R2例如下圖的電路中例如下圖的電路中, ,電池的電動勢為電池的電動勢為E,E,內(nèi)阻內(nèi)阻為為r,R1r,R1和和R2R2是兩個定值電阻是兩個定值電阻, ,當可變電阻當可變電阻R R的的滑片向滑片向a a點挪動時點挪動時, ,經(jīng)過經(jīng)過R1R1的電流的電流I1I1和經(jīng)過和經(jīng)過R2R2的電流的電流I2I2將發(fā)出的變化是將發(fā)出的變化是( )(

19、)A. I1A. I1變大變大, I2, I2變小變小 B. I1 B. I1變大變大,I2,I2變大變大C. I1C. I1變小變小, I2, I2變大變大 D. I1 D. I1變小變小, I2, I2變小變小答案是：答案是：C CR1I1I1I2I2R2Rab例例. .如下圖，當滑線變阻器的滑動觸點向如下圖，當滑線變阻器的滑動觸點向b b挪挪動時：動時：( )( )A A、伏特表、伏特表V V的讀數(shù)增大，安培表的讀數(shù)增大，安培表A A的讀數(shù)減少的讀數(shù)減少B B、伏特表、伏特表V V的讀數(shù)增大，安培表的讀數(shù)增大，安培表A A的讀數(shù)增大的讀數(shù)增大C C、伏特表、伏特表V V的讀數(shù)減少，安培表

20、的讀數(shù)減少，安培表A A的讀數(shù)減少的讀數(shù)減少D D、伏特表、伏特表V V的讀數(shù)減少，安培表的讀數(shù)減少，安培表A A的讀數(shù)增大的讀數(shù)增大答案是答案是: A: A例：在如下圖的電路中，例：在如下圖的電路中，當開關(guān)處于位置時，電流表讀數(shù)，當當開關(guān)處于位置時，電流表讀數(shù)，當開關(guān)處于位置時，電流表讀數(shù)求電開關(guān)處于位置時，電流表讀數(shù)求電源的電動勢和內(nèi)阻源的電動勢和內(nèi)阻r r解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律可解析：根據(jù)閉合電路的歐姆定律可列出下面兩個方程：列出下面兩個方程：r rr r消去，解出消去，解出r r，得，得代入數(shù)值，得代入數(shù)值，得 r=1 r=1將將r r及、的值代入及、的值代入r r中，得中，得

21、122211IIRIRIr1AR1R22Er三電源的功率和效率：三電源的功率和效率：功率：功率：電源的功率電路中的總功率電源的功率電路中的總功率P=EI， 電源的輸出功率外電路中的電功率電源的輸出功率外電路中的電功率P出出=UI電源內(nèi)部耗費的功率內(nèi)電路中的熱功率電源內(nèi)部耗費的功率內(nèi)電路中的熱功率P內(nèi)內(nèi)=I2r 電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系純電阻電路：電源的輸出功率與外電阻的關(guān)系純電阻電路： 等號成立的條件是等號成立的條件是r電源輸出功率隨外電阻電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如下圖，變化的圖線如下圖，當內(nèi)外電阻相等時，電源當內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為的輸出功率最大，為 . rErEr

22、RRrrRREP44422222rEPm42oRP出出PmrP PP P出出P P內(nèi)內(nèi)電源輸出功率最大值的另一種推導方法：電源輸出功率最大值的另一種推導方法：rRrRERrrRRErRRERrP4)(4)()(2222222）（出當當r r時，電源輸出功率最大為：時，電源輸出功率最大為：rEPm42出例例: :如圖，知如圖，知E =6VE =6V，r =4r =4，R1=2R1=2，R2R2的變化的變化范圍是范圍是0 01010。求：電源的最大輸出功率；。求：電源的最大輸出功率；R1R1上耗費的最大功率；上耗費的最大功率；R2R2上耗費的最大功率上耗費的最大功率. .解析：解析：R2=2R2=

23、2時，外電阻時，外電阻r r，電源輸，電源輸出出功率最大為出功率最大為出m=E2/4r=2.25Wm=E2/4r=2.25W；R1R1是定值電阻，電流越大功率越大，所以是定值電阻，電流越大功率越大，所以R2=0R2=0時時Im=E/(R1+r)=1A,R1Im=E/(R1+r)=1A,R1上耗費的功率最大為上耗費的功率最大為P1m=I2R1=2WP1m=I2R1=2W；把把R1R1也看成電源的一部分，也看成電源的一部分，等效電源的內(nèi)阻為等效電源的內(nèi)阻為66，所以，所以，當當R2=R1+r=6R2=R1+r=6時，等效電源的輸時，等效電源的輸出功率最大，即出功率最大，即R2R2上耗費的電功率上耗

24、費的電功率最大，為最大，為m=E2/4(R1+r)=1.5W.m=E2/4(R1+r)=1.5W.ErR2R12 2電源的效率：電源的效率：增大，增大；減小，減小，增大，增大；減小，減小，前兩個等號適用于任何電路，后兩個前兩個等號適用于任何電路，后兩個等號只適用于純電阻電路等號只適用于純電阻電路RrrRREUP11出四.含有電容器的直流電路電容器充放電終了后電容器充放電終了后 1 1 在直流電路中電容器可視為斷路在直流電路中電容器可視為斷路2 2 與其串聯(lián)的電阻無電流，兩端沒有與其串聯(lián)的電阻無電流，兩端沒有電壓，充任導線的作用電壓，充任導線的作用例例. .知如圖，電源內(nèi)阻不計。為使電知如圖，電源內(nèi)阻不計。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：方法： A. A.增大增大R1 R1 B. B.增大增大R2R2 C. C.增大增大R3 R3 D. D.減小減小R1R1R1 R3R2ECA B BC C CR1R2R3CDCD課堂訓練課堂訓練例如圖例如圖10-310-3所示的電路中，知電容所示的電路中，知電容C1=C2C1=C2，電阻電阻R1R1R2R2，電源內(nèi)阻可忽略不計，當開關(guān)，電源內(nèi)阻可忽略不計，當開關(guān)S S接接通時，以下說法中正確的有通時，以下說法中正確的有 A A、C1C1的電量增多，的電量增多，C2C2的電量減少