2014高考物理一輪復(fù)習(xí)總教案93 閉合電路的歐姆定律

1、第3課閉合電路的歐姆定律一、電源1電源：是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的裝置2電動(dòng)勢(shì)：?jiǎn)挝唬篤。非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功跟搬運(yùn)電荷電量的比值，E=W/q。表示電源把其它形式的能電能本領(lǐng)的大小，等于電路中通過1 C電量時(shí)電源所提供的電能的數(shù)值在數(shù)值上= 電源沒有接入電路時(shí)兩極板間的電壓，內(nèi)外電路上電勢(shì)降落之和EU外U內(nèi)3電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量要注意電動(dòng)勢(shì)不是電壓；電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別(見表格)電動(dòng)勢(shì)電勢(shì)差物理意義反映電源內(nèi)部非靜電力做功把其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的情況反映電路中電場(chǎng)力做功把電能轉(zhuǎn)化為其它形式能的情況定義式E=W/qW為電源的非靜電力把正電荷從電源內(nèi)由負(fù)極移到正極所做的功U=W/qW為電場(chǎng)力把正

2、電荷從電源外部由正極移到負(fù)極所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U內(nèi)U=IR測(cè)量動(dòng)用歐姆定律間接測(cè)量用伏特表測(cè)量決定因素與電源的性質(zhì)有關(guān)與電源、電路中的用電器有關(guān)特殊情況當(dāng)電源斷開時(shí)路端電壓值=電源的電動(dòng)勢(shì)二、閉合電路的歐姆定律 (對(duì)于給定電源：一般認(rèn)為E，r不變，但電池用久后，E略變小，r明顯增大。)(1)內(nèi)、外電路 內(nèi)電路：電源兩極(不含兩極)以內(nèi)，如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r內(nèi)電路分得的電壓稱為內(nèi)電壓，外電路：電源兩極間包括用電器和導(dǎo)線等,外電路的電阻叫做外電阻R,外電路分得的電壓稱為外電壓(在電閉合電路中兩源兩極的電壓是外電壓)(2) 閉合電路的歐姆定律 適用

3、條件：純電阻電路內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，即I=E/（R+r）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。表達(dá)形式： 討論：1外電路斷開時(shí)(I=0),路端電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)(即U=E);而這時(shí)用電壓表測(cè)量時(shí),其讀數(shù)略小于電動(dòng)勢(shì)(有微弱電流)2外電路短路時(shí)(R=0,U=0)電流最大為 (一般不允許這種情況,會(huì)把電源燒壞)(3)路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系路端電壓：外電路的電勢(shì)降落，也就是外電路兩端的電壓UEIr, 路端電壓隨著電路中電流的增大而減?。宦范穗妷弘S外電阻變化的情況：RIU，反之亦然。電源的外特性曲線路端電壓隨電流變

4、化的圖象：(U一I關(guān)系圖線) 圖象的函數(shù)表達(dá)：UEIr當(dāng)外電路斷路時(shí) (即R,I0)，縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)(端)；當(dāng)外電路短路時(shí)(R0,U0)，橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r；圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率，該直線上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率表示該狀態(tài)時(shí)外電阻的大?。划?dāng)E/2(即R=r)時(shí)，出最大。50注意：坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開始：若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取，則該截距不表示短路電流。(4).閉合電路的輸出功率電源的總功率：P總=IE=IU外十IU內(nèi)= IUI2r，(閉合電路中內(nèi)、外電路

5、的電流相等，所以由外內(nèi))電源的輸出功率與電路中電流的關(guān)系:=×；當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，表明有極值存大。當(dāng)時(shí),電源的輸出功率最大，電源的輸出功率與外電路電阻的關(guān)系: (等效于如圖所示的電路)當(dāng)Rr時(shí)(I=E/2r),電源有最大輸出功率：結(jié)論：當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時(shí)，電源的輸出功率最大。要使電路中某電阻R的功率最大；條件R=電路中其余部分的總電阻 例：電阻R的功率最大條件是：R= R0+r輸出功率隨外電阻變化的圖線(如圖所示)；由圖象可知，I.對(duì)應(yīng)于電源的非最大輸出功率P可以有兩個(gè)不同的外電阻Rl和R2，不難證明II.當(dāng)R<r時(shí)，若R增大，則P出增大； III.當(dāng)R>r時(shí)，若R

6、增大，則P出減小IV.在電源外特性曲線上某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的面積表示電源的輸出功率，當(dāng)時(shí)，最大。應(yīng)注意:對(duì)于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率僅取決于電路中的電流大小電源內(nèi)阻上的熱功率：內(nèi)內(nèi)I2。電源的供電效率當(dāng)電源的輸出功率達(dá)最大時(shí)，50。(5)電源的外特性曲線和導(dǎo)體的伏安特性曲線聯(lián)系：它們都是電壓和電流的關(guān)系圖線；區(qū)別：它們存在的前提不同，遵循的物理規(guī)律不同，反映的物理意義不同；電源的外特性曲線：在電源的電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻一定的條件下，通過改變外電路的電阻使路端電壓隨電流變化的圖線，遵循閉合電路歐姆定律。UEIr，圖線與縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值

7、表示內(nèi)阻。導(dǎo)體的伏安特性曲線：在給定導(dǎo)體(電阻)的條件下，通過改變加在導(dǎo)體兩端的電壓而得到的電流隨電壓變化的圖線；Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im遵循(部分電路)歐姆定律。；圖線斜率的倒數(shù)值表示導(dǎo)體的電阻。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?。划?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）。導(dǎo)體的伏安特性曲線-導(dǎo)體中的電

8、流隨隨導(dǎo)體兩端電壓變化圖線，叫導(dǎo)體的伏安特性曲線。區(qū)分三種圖線： 電源的外特性曲線路端電壓隨電流變化的圖象：(U一I關(guān)系圖線)輸出功率隨外電阻變化的圖線規(guī)律方法 1、電路結(jié)構(gòu)分析 電路的基本結(jié)構(gòu)是串聯(lián)和并聯(lián)，分析混聯(lián)電路常用的方法是： 節(jié)點(diǎn)法：把電勢(shì)相等的點(diǎn)，看做同一點(diǎn)回路法：按電流的路徑找出幾條回路，再根據(jù)串聯(lián)關(guān)系畫出等效電路圖，從而明確其電路結(jié)構(gòu) 其普遍規(guī)律是：凡用導(dǎo)線直接連接的各點(diǎn)的電勢(shì)必相等（包括用不計(jì)電阻的電流表連接的點(diǎn)）。在外電路，沿著電流方向電勢(shì)降低。凡接在同樣兩個(gè)等勢(shì)點(diǎn)上的電器為并聯(lián)關(guān)系。不加聲明的情況下，不考慮電表對(duì)電路的影響。2、電表的改裝: 微安表改裝成各種表，關(guān)健在于原

9、理(1)靈敏電流表（也叫靈敏電流計(jì)）：符號(hào)為G，用來測(cè)量微弱電流，電壓的有無和方向其主要參數(shù)有三個(gè)：首先要知：微安表的內(nèi)阻Rg、滿偏電流Ig、滿偏電壓Ug。滿偏電流Ig即靈敏電流表指針偏轉(zhuǎn)到最大刻度時(shí)的電流,也叫靈敏電流表的電流量程滿偏電壓Ug靈敏電流表通過滿偏電流時(shí)加在表兩端的電壓以上三個(gè)參數(shù)的關(guān)系Ug= Ig Rg其中Ig和Ug均很小，所以只能用來測(cè)量微弱的電流或電壓采用半偏法先測(cè)出表的內(nèi)阻；最后要對(duì)改裝表進(jìn)行較對(duì)。(2) 半值分流法（也叫半偏法）測(cè)電流表的內(nèi)阻，其原理是：當(dāng)S1閉合、S2打開時(shí)：當(dāng)S2再閉合時(shí)：,聯(lián)立以上兩式，消去E可得： 得：可見：當(dāng)R1>>R2時(shí)，有：(3

10、)電流表：符號(hào)A，用來測(cè)量電路中的電流，并聯(lián)電阻分流原理如圖所示為電流表的內(nèi)部電路圖，設(shè)電流表量程為I,擴(kuò)大量程的倍數(shù)n=I/Ig，由并聯(lián)電路的特點(diǎn)得：(n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))內(nèi)阻,由這兩式子可知，電流表量程越大，Rg越小，其內(nèi)阻也越小.(4)電壓表：符號(hào)V，用來測(cè)量電路中兩點(diǎn)之間的電壓串聯(lián)電阻分壓原理如圖所示是電壓表內(nèi)部電路圖設(shè)電壓表的量程為U，擴(kuò)大量程的倍數(shù)為n=U/Ug，由串聯(lián)電路的特點(diǎn)，得： (n為量程的擴(kuò)大倍數(shù))電壓表內(nèi)阻,由這兩個(gè)式子可知，電壓表量程越大，分壓電阻就越大，其內(nèi)阻也越大 (5)改為歐姆表的原理兩表筆短接后,調(diào)節(jié)Ro使電表指針滿偏，得IgE/(r+Rg+Ro) 

11、 接入被測(cè)電阻Rx后通過電表的電流為IxE/(r+Rg+Ro+Rx)E/(R中+Rx)  由于Ix與Rx對(duì)應(yīng)，因此可指示被測(cè)電阻大小(6) 非理想電表對(duì)電路的影響不能忽略，解題時(shí)應(yīng)把它們看作是能顯示出本身電壓或電流的電阻器.用電壓表測(cè)得的電壓實(shí)際上是被測(cè)電路與電壓表并聯(lián)后兩端的電壓，由于電壓表內(nèi)阻不可能無限大，因此測(cè)得的電壓總比被測(cè)電路兩端的實(shí)際電壓小，表的內(nèi)阻越大，表的示數(shù)越接近于實(shí)際電壓值.用電流表測(cè)得的電流，實(shí)質(zhì)上是被測(cè)量的支路(或干路)串聯(lián)一個(gè)電阻(即電流表內(nèi)阻)后的電流.因此，電流表內(nèi)阻越小，表的示數(shù)越接近于真實(shí)值.規(guī)律方法1、動(dòng)態(tài)電路的分析與計(jì)算 電路動(dòng)態(tài)變化分析(高考的

12、熱點(diǎn))各燈、表的變化情況動(dòng)態(tài)電路變化的分析是根據(jù)歐姆定律及串、并聯(lián)電路的性質(zhì)，來分析電路中某一電阻變化而引起的整個(gè)電路中各部分電學(xué)量的變化情況，常見方法如下：(1)程序法:基本思路是“部分整體部分” 部分電路歐姆定律各部分量的變化情況局部變化R總I總先討論電路中不變部分(如:r)最后討論變化部分局部變化再討論其它 (2)直觀法:即直接應(yīng)用“部分電路中R、I、U的關(guān)系”中的兩個(gè)結(jié)論。任一個(gè)R增必引起通過該電阻的電流減小,其兩端電壓UR增加.( 局部電阻本身電流、電壓)任一個(gè)R增必引起與之并聯(lián)支路電流I并增加； 與之串聯(lián)支路電壓U串減小（稱串反并同法）總結(jié)規(guī)律如下：總電路上R增大時(shí)總電流I減小，路

13、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(通過變化電阻的電流也通過該電阻)的看電流(即總電流減小時(shí)，該電阻的電流、電壓都減小)；和變化電阻有并聯(lián)關(guān)系的(通過變化電阻的電流不通過該電阻)看電壓(即路端電壓增大時(shí)，該電阻的電流、電壓都增大)。(3)極限法： 即因變阻器滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論。(4)特殊值法：對(duì)于某些雙臂環(huán)路問題，可以采取代入特殊值去判定，從而找出結(jié)論。當(dāng)R=r時(shí)，電源輸出功率最大為Pmax=E2/4r而效率只有50%，2、電路故障分析與黑盒子問題 閉合電路黑盒。其解答步驟是：將電勢(shì)差為零的兩接線柱短接，如果黑盒內(nèi)

14、只有電阻，分析時(shí)，從阻值最小的兩點(diǎn)間開始。在電勢(shì)差最大的兩接線柱間畫電源根據(jù)題給測(cè)試結(jié)果，分析計(jì)算各接線柱之間的電阻分配，并將電阻接在各接線柱之間。斷路點(diǎn)的判定：當(dāng)由純電阻組成的串聯(lián)電路中僅有一處發(fā)生斷路故障時(shí)，用電壓表就可以方便地判定斷路點(diǎn)：凡兩端電壓為零的用電器或?qū)Ь€是無故障的；兩端電壓等于電源電壓的用電器或?qū)Ь€發(fā)生了斷路。3、電路中的能量關(guān)系的處理 要搞清以下概念：(1)電源的功率。電源消耗的功率、化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿墓β?、整個(gè)電路消耗的功率都是指I或I2（R外r）(2)電源的輸出功率、外電路消耗的功率都是指：IU或I一 I2r或I2R外(3)電源內(nèi)阻消耗的功率：I2r(4)整個(gè)電路中 P

15、電源 P外十P內(nèi)4、含電容器電路的分析與計(jì)算電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時(shí)，電路里有充放電電流，一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無限大（只考慮電容器是理想的不漏電的情況）的元件，在電容器處電路看作是斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它簡(jiǎn)化后若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí)，需注意以下幾點(diǎn)： (1)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過所以在此支路中的電阻上無電壓降，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓 (2)當(dāng)電容器和用電器并聯(lián)后接入電路時(shí)，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)用電器兩端的電壓相等 (3)電路的電流、電壓變化時(shí)