選修3-1第4章第1節(jié)閉合電路的歐姆定律

第1節(jié)閉合電路的歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì)2．大小電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入外電路時(shí)

間的電壓，電源電動(dòng)勢(shì)用符號(hào)

表示，單位是

。3．物理意義電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為

本領(lǐng)的物理量，是電源的特征量。伏特(V)兩極E1.定義在電源內(nèi)部非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功。電能[關(guān)鍵一點(diǎn)]不同類型的電池其電動(dòng)勢(shì)不同，它是由電源本身的特性決定的。電動(dòng)勢(shì)由電源本身決定，與外電路無(wú)關(guān)，且電動(dòng)勢(shì)不是電壓，它們是兩個(gè)不同的物理概念，要從物理意義、決定因素上深刻理解。(1)、用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個(gè)閉合電路。外電路:電源外部的用電器和導(dǎo)線構(gòu)成外電路.內(nèi)電路:電源內(nèi)部是內(nèi)電路.閉合電路部分電路rERK內(nèi)電路外電路4、閉合電路:

在外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低。在內(nèi)電路中，即在電源內(nèi)部，通過(guò)非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正極，所以電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極。(2)、閉合回路的電流方向內(nèi)電路與外電路中的總電流是相同的。(3)、電路中的電勢(shì)變化情況在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)“躍升”。abcdab討論1、若外電路中的用電器都是純電阻R，在時(shí)間t內(nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？E外=I2Rt2、內(nèi)電路也有電阻r，當(dāng)電流通過(guò)內(nèi)電路時(shí)，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是多少？E內(nèi)=I2rtrERK內(nèi)電路外電路3、電流流經(jīng)電源時(shí)，在時(shí)間t內(nèi)非靜電力做多少功W=Eq＝EIt4、以上各能量之間有什么關(guān)系？

根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。W=E外+E內(nèi)即：EIt=I2Rt+I2rt２、表述：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．１、對(duì)純電阻電路

二、閉合電路歐姆定律說(shuō)明：(1)是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓.

(2)是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓.(3)3、閉合電路的歐姆定律有三種表達(dá)形式，其表達(dá)式和適用范圍分別為：②E=IR+IrER+r①

I=（外電路為_(kāi)_______電路）.純電阻（外電路為_(kāi)_______電路）.純電阻③E=U外+U內(nèi)任何例題：如圖，R1＝14Ω，R2＝9Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1＝0.2A;當(dāng)開(kāi)關(guān)S切換到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2＝0.3A。求電源的電動(dòng)勢(shì)E和r.解:得:三、路端電壓與外電阻的關(guān)系1．路端電壓隨外電阻的變化情況路端電壓的表達(dá)式U＝E－Ir，就某個(gè)電源來(lái)說(shuō)，一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r是一定的。(1)當(dāng)外電路的電阻R變大時(shí)，電路中電流I

，但路端電壓U

；(2)當(dāng)外電路的電阻R減小時(shí)，電路中電流I

，但路端電壓U

。減小增大增大減小路端電壓:2．兩個(gè)特例(1)當(dāng)外電路斷路時(shí)，R→∞，I＝

，U＝

；(2)當(dāng)外電路短路時(shí)，R＝0，I短＝

很大，U＝

。3．路端電壓U與電流I的關(guān)系(1)函數(shù)表達(dá)式U＝E－Ir。(2)圖象的物理意義。0E0①在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E．②在橫軸上的截距表示電源的短路電流③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害．I短EIU0U=-rI+E例1、在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω，求電路中的電流和路端電壓.RSErI=1AU=1.38V例2、如圖，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置1時(shí),電流表讀數(shù)I1=0.2A；當(dāng)開(kāi)關(guān)處于位置2時(shí),電流表讀數(shù)I2=0.3A求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r。1AR1R22ErE=3Vr=1ΩA、B4、AC5、4．應(yīng)用(1)路端電壓U隨外電阻R的變化：電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻由電源本身決定，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的。注意：(1)理想電流表可以認(rèn)為短路，理想電壓表可以認(rèn)為斷路。(2)增加并聯(lián)電阻總電阻減小，反之增大。(3)含電容的支路電壓穩(wěn)定時(shí)可認(rèn)為斷路，電容兩端的電壓等于與電容器并聯(lián)的那部分電阻兩端的電壓。

例.如圖所示的電路，閉合開(kāi)關(guān)S后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動(dòng)勢(shì)E恒定且內(nèi)阻r不可忽略?，F(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動(dòng)一些，三盞燈亮度變化的情況是()A．a(chǎn)燈變亮，b燈和c燈變暗B．a(chǎn)燈和c燈變亮，b燈變暗C．a(chǎn)燈和c燈變暗，b燈變亮D．a(chǎn)燈和b燈變暗，c燈變亮B四、電源的功率和效率

(2)當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大輸出功率減小。(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的減小輸出功率減小。(4)輸出功率與外電阻的關(guān)系如圖所示，由圖像可知，對(duì)應(yīng)某一輸出功率(非最大值)可以有兩個(gè)不同的外電阻R1和R2，且有r2＝R1·R2。

例.如圖所示，R1＝8Ω，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝8V，內(nèi)阻r＝2Ω.R2為變阻器，問(wèn)：(1)要使變阻器獲得的電功率最大，R2的值應(yīng)是多大？這時(shí)R2的功率多大？(2)要使R1得到最大的電功率，R2的取值多大？R1的最大功率多大？這時(shí)電源的效率是多少？(1)電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時(shí)，效率只有50%。(2)判斷可變電阻功率變化時(shí)，可將可變電阻以外的其他電阻看成內(nèi)阻。[思路點(diǎn)撥]計(jì)算電路中某一個(gè)電阻獲得的最大功率時(shí)可把電路中其他電阻與電源內(nèi)阻之和等效為電源內(nèi)阻，由電源輸出最大功率的條件求出。[答案](1)10Ω1.6W(2)05.12W80%例1:已知如圖，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的變化范圍是0－10Ω。求：①電源的最大輸出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率。ErR2R1①

2.25W；②

2W；③1.5W。例2:直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線,拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率Pr隨電流I變化的圖線,若A、B對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A,那么線段AB表示的功率為

W,I=2A對(duì)應(yīng)的外電阻是

Ω.P/WI/AO123ABC92W0.5Ω

3、右圖中圖線①表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線②表示其輸出功率一電流關(guān)系．該電池組的內(nèi)阻為＿＿＿＿＿Ω．當(dāng)電池組的輸出功率為120W時(shí)，電池組的輸出電壓是＿＿＿＿＿V．5304、如圖所示，R為電阻箱，V為理想電壓表．當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R1=2Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U1=4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=5Ω時(shí)，電壓表讀數(shù)為U2=5V．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r。(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大?最大值Pm為多少?R＝1Ω，P＝9W五、電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題

閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。

思路:局部整體局部R↑R總↑Ｉ總↓Ｕ外↑Ｕ外＝Ｅ－Ｉr例題：如圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上端a滑動(dòng)過(guò)程中，兩表的示數(shù)情況為A.電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減少B.電壓表示數(shù)減少，電流表示數(shù)增大C.兩電表示數(shù)都增大D.兩電表示數(shù)都減少=I1=I2+IA=U1+U2例3:如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r．當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為ΔU1和ΔU2，下列說(shuō)法中正確的是A.小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B.小燈泡L3變暗，L1、L2變亮C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1>ΔU2V2V1L1L2L3P

BD3、如圖所示電路,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上移動(dòng)時(shí),判斷電路中的電壓表、電流表的示數(shù)如何變化?V1示數(shù)增大V2示數(shù)增大A示數(shù)減小2如圖所示，電池電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)可變電阻的滑片P向b點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電壓表的讀數(shù)U1與電壓表的讀數(shù)U2的變化情況是 ()A．U1變大，U2變小B．U1變大，U2變大C．U1變小，U2變小 D．U1變小，U2變大答案：A3．電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電池與固定電阻R0、變阻器R串聯(lián)，如圖4－1－9所示，設(shè)R0＝r，Rab＝2r。當(dāng)變阻器的滑片自a端向b端滑動(dòng)時(shí)，下列各物理量中隨之減小的是 ()A．電池的輸出功率B．變阻器R消耗的功率C．固定電阻R0消耗的功率D．電池內(nèi)電阻消耗的功率答案：B六、含有電容器的直流電路電容器充放電結(jié)束后1、在直流電路中電容器可視為斷路2、與其相連的電阻無(wú)電流，兩端沒(méi)有電壓，充當(dāng)導(dǎo)線的作用例4.已知如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：（）A.增大R1B.增大R2C.增大R3D.減小R1R1

R3R2ECABBCCCR1R2R3CD4．如圖10--3所示的電路中，已知電容C1=C2，電阻R1﹥R2，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的有（）A、C1的電量增多，C2的電量減少B、C1的電量減少，C2的電量增多C、C1、C2的電量都增多D、C1、C2的電量都減少圖10—3D5、如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)ε=12伏，內(nèi)阻r=1歐，電阻R1=3歐，R2=2歐，R3=5歐，電容器的電容量C1=4μF,C2=1μF,求C1、C2所帶電量。

Q1=1.6×10-5庫(kù)Q2=10-5庫(kù)七、電路故障分析一、電路故障的原因1、斷路的特點(diǎn)電流為零，斷點(diǎn)的同側(cè)無(wú)電勢(shì)差，若只有一個(gè)斷點(diǎn)，斷點(diǎn)的兩端有電勢(shì)差造成的結(jié)果電路中的總電阻增大，干路上的電流減小，與其并聯(lián)的用電器兩端的電壓增大2、短路的特點(diǎn)被短路的用電器兩端無(wú)電壓，用電器無(wú)電流流過(guò)電路中總電阻減小，干路電流增大，被短路用電器不工作，與其串聯(lián)的用電器兩端電壓增大造成的結(jié)果A例5、如圖