天津市武清區(qū)楊村第四中學(xué)高三物理 第2講閉合電路的歐姆定律復(fù)習(xí)課件

1、第2講閉合電路的歐姆定律,知識建構(gòu),技能建構(gòu),1.電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置.,一、電動勢,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(1)電路,外電路:電源外部的電路,內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路,外電路上的電壓叫路端電壓,內(nèi)電路上的電壓叫內(nèi)電壓.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),2.電源電動勢,(2)電源的內(nèi)阻:與外電路中電阻的物理意義相同,即電流通過電源內(nèi)部時(shí)能產(chǎn)生熱效應(yīng)的那部分“阻礙”.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),注意:電動勢大小由電源自身的特性決定,跟電源中的非靜電力有關(guān),與電源的體積、外電路無關(guān).不同類電源,電動勢一般不同,電動勢越大,非靜電力做功本領(lǐng)越大.,電

2、動勢與電勢差(電壓)單位相同,但二者物理意義不同,是兩個(gè)不同的物理量.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),1.內(nèi)容: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.,二、閉合電路歐姆定律,知識建構(gòu),技能建構(gòu),2.表達(dá)式,I=,或E=IR+Ir=IR+U內(nèi)(僅適用于純電阻電路),E=U外+U內(nèi)=U外+Ir(適用于所有電路),知識建構(gòu),技能建構(gòu),(1)路端電壓與電流的關(guān)系,圖象:根據(jù)閉合電路歐姆定律可知U外=E-Ir,電源的路端電壓隨電流變化的增大而減小,U-I關(guān)系圖象如圖所示.,3.路端電壓,知識建構(gòu),技能建構(gòu),電源-關(guān)系圖象理解與應(yīng)用,知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),注意:若U-I

3、圖象中的縱坐標(biāo)(U)不是從零開始時(shí),此時(shí)圖線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)小于短路電流,但圖線的斜率仍然等于電源的內(nèi)阻.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)路端電壓與外電阻的關(guān)系(純電阻電路),根據(jù)U=IR、I=可得U=.,當(dāng)外電阻RIIrU,當(dāng)R增大到無窮大(即斷路)時(shí),I=0,U=E.路端電壓隨外電阻的增大而增大,如圖所示.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(1)電源的總功率:P總=IE=IU外+IU內(nèi)=P輸+P內(nèi).,4.電源的功率和效率,(2)電源的輸出功率:P輸=IU外=IE-I2r.,(3)電源的內(nèi)部發(fā)熱功率:P=I2r=IU內(nèi)=P總-P輸.,(4)電源的效率:=.,當(dāng)外電阻,當(dāng)減 小到零（短路）時(shí)， ， = 0 .,

4、知識建構(gòu),技能建構(gòu),1.關(guān)于電源和電動勢,下列說法中正確的是(),A.在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極,非靜電力做功,電荷電能增加,B.對于給定的電源,移動正電荷非靜電力做功越多,電動勢就越大,C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極向正極移送單位電荷量的正電荷所做的功越多,D.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極移送電荷量越多,知識建構(gòu),技能建構(gòu),能的能力的物理量,電動勢在數(shù)值上等于移送單位電荷量的正電荷所做的功,不能說電動勢越大,非靜電力做功越多,也不能說電動勢越大被移送的電荷量越多,所以選項(xiàng)B、D錯誤,C正確.,【答案】AC,【解析】電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能

5、的裝置,是通過電源內(nèi)部的非靜電力做功來完成的,所以非靜電力做功,電能就增加,因此選項(xiàng)A正確;電源電動勢是反映電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電,知識建構(gòu),技能建構(gòu),2.在如圖所示的電路中,電源電動勢為E、內(nèi)阻為r.閉合開關(guān)以后,在滑動變阻器的滑動觸片P從圖示位置向上滑動的過程中(),A.電路中的總電流變大,B.路端電壓變大,C.通過電阻R2的電流變大,D.通過滑動變阻器R1的電流變小,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【答案】BCD,【解析】本題可按照以下思路分析:,故B、C、D均正確,知識建構(gòu),技能建構(gòu),3.(2012年濰坊模擬)如圖所示,直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線,直線B、C分別是電阻R1、R2的

6、兩端電壓與電流的關(guān)系圖線,若將這兩個(gè)電阻分別接到該電源上,則(),A.R1接在電源上時(shí),電源的效率高,B.R2接在電源上時(shí),電源的效率高,C.R1接在電源上時(shí),電源的輸出功率大,D.電源的輸出功率一樣大,【解析】電源的效率=,由于UBUC,故R1接在電源上時(shí), 電源的效率高,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯誤;將電阻接在電源上,電阻的U-I圖象與電源兩端電壓與電流關(guān)系圖象的交點(diǎn),表示將這個(gè)電阻接到,知識建構(gòu),技能建構(gòu),此電源上的輸出電壓和電流,從圖象中只可看出電流的數(shù)值,由于圖線的斜率等于電阻的阻值,由圖象可知,R2與電源的內(nèi)阻相等,所以接在電源上時(shí),R2比R1消耗功率大,故C、D錯誤.,【答案】A,知識建構(gòu)

7、,技能建構(gòu),4.如圖所示,電源電動勢E=10 V,內(nèi)電阻r=0,R1=20 ,R2=30 ,R3=60 ,電容C=410-8 F,試求:,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)開關(guān)S閉合后通過R3的電荷量.,【解析】(1)開關(guān)S斷開后,電容兩端電壓U1=E,Q1=U1C,開關(guān)S閉合后,I=,電容兩端電壓U2=IR2=6 V,Q2=U2C,故得:=.,(1)開關(guān)S斷開和閉合時(shí)電容器所帶電荷量之比.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)開關(guān)S閉合后通過R3的電荷量為電容器上電荷量的減少量,即QR3=Q1-Q2=(E-U2)C=1.610-7 C.,【答案】(1)53(2)1.610-7 C,知識建構(gòu),技能建構(gòu),一、三種

8、圖象的比較,知識建構(gòu),技能建構(gòu),例1如圖甲所示為一個(gè)電燈兩端的電壓與通過它的電流 的變化關(guān)系曲線.由圖可知,兩者不成線性關(guān)系,這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這條曲線回答下列問題(不計(jì)電流表和電源的內(nèi)阻),知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)如圖乙所示,將兩個(gè)這樣的燈泡并聯(lián)后再與10 的電阻串聯(lián),接在電動勢為8 V的電源上,求通過電流表的電流值和每個(gè)燈泡的電阻.,【名師點(diǎn)金】搞清I-U圖象中的點(diǎn)以及斜率的物理意義,知道兩條圖線交點(diǎn)的物理意義.在作導(dǎo)體的伏安特性曲線時(shí),由于坐標(biāo)軸標(biāo)度的選取是任意的,因此利用圖線求導(dǎo)體阻值大小時(shí),不能用tan ,必須利用U和I的比值計(jì)算.,(1)若把三個(gè)這樣

9、的燈串聯(lián)后,接到電動勢為12 V的電源上,求通過燈泡的電流和每個(gè)燈泡的電阻值.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【規(guī)范全解】(1)三個(gè)電燈串聯(lián)時(shí),由串聯(lián)電路的分壓原理可知,每個(gè)燈兩端電壓為4 V.由圖象可知,當(dāng)燈泡兩端電壓為4 V時(shí),通過燈泡的電流為0.4 A,燈泡電阻 R= =10 .,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)在圖乙中,若設(shè)燈泡電流為I,兩端電壓為U,由歐姆定律得E=2IR0+U,即U=8-20I,將U=8-20I函數(shù)關(guān)系圖象作在圖甲中,如圖丙所示,兩圖線交點(diǎn)為(2 V,0.3 A),可得此種情況下電流為0.3 A.,丙,【答案】(1)0.4 A10 (2)0.6 A6.7 ,通過電流表的電流值 A,

10、燈泡電阻 .,知識建構(gòu),技能建構(gòu),方法概述,知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),例2在如圖所示的電路中,R1=4 ,R2=6 ,電源內(nèi)阻不可忽略. 當(dāng)開關(guān)S2閉合時(shí),理想電流表的示數(shù)為3 A,則當(dāng)開關(guān)S2斷開時(shí),電流表示數(shù)可能為(),A.3.2 AB.2.1 A,C.1.2 AD.0.8 A,二、閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【名師點(diǎn)金】當(dāng)開關(guān)S2斷開后,回路中總電阻增大,由閉合電路歐姆定律知總電流會減小,路端電壓會增大,從而確定回路中電流的范圍.,【規(guī)范全解】當(dāng)S2閉合時(shí),R2被短路,此時(shí)路端電壓為12 V,當(dāng)S2斷開后,外電阻增大,由閉合電路歐姆定律可

11、知電流減小,路端電壓增大,應(yīng)大于12 V,此時(shí)電流I=1.2 A,所以電流表的示數(shù)應(yīng)滿足1. 2 AI3 A,故應(yīng)選B.,【答案】B,知識建構(gòu),技能建構(gòu),方法概述,在解決直流電路的具體問題時(shí),是用部分電路歐姆定律還是全電路歐姆定律,是從電流、電壓角度還是從電功、電功率角度來考慮問題,是從外電路還是從內(nèi)電路入手,這些并沒有一定的規(guī)律可循,但有兩點(diǎn)值得注意:,綜觀全局,線路中哪個(gè)部分知道的條件多,容易突破,一般就從那,知識建構(gòu),技能建構(gòu),里著手解決,然后擴(kuò)展到其他部分.,線路中局部地方的變動,將會影響整個(gè)線路中電壓和電流的分配,只有電源電動勢和內(nèi)阻的數(shù)值是不變的.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),例3三只燈泡

12、L1、L2和L3的額定電壓分別為1.5 V、1.5 V和2.5V, 它們的額定電流都為0.3 A.若將它們連接成如圖甲、乙所示的電路,且燈泡都正常發(fā)光,電源電動勢E1=3.0 V,E2=6.0 V,內(nèi)阻r1=r2=0.5 .,三、閉合電路的幾個(gè)功率,(1)試求圖甲電路的總電流和電阻R2消耗的電功率.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)分別計(jì)算兩電路電源提供的電功率,并說明哪個(gè)電路更節(jié)能.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【名師點(diǎn)金】由燈泡的額定電流即可求出總電流,由閉合電路的歐姆定律可求出電源的路端電壓,與L3兩端電壓相減即可得出R2兩端電壓,從而求出R2消耗的電功率.電源提供的電功率由公式P總=IE可求得.,知

13、識建構(gòu),技能建構(gòu),【規(guī)范全解】(1)由題意,在圖甲電路中,電路的總電流I總=IL1+IL2+IL3=0.9 A,U路端=E1-I總r1=2.55 V,UR2=U路端-UL3=0.05 V,IR2=I總=0.9 A,電阻R2消耗的電功率PR2=IR2UR2=0.045 W.,(2)圖甲電源提供的電功率,P總=I總E=0.93 W=2.7 W,圖乙電源提供的電功率,P總=I總E=0.36 W=1.8 W,由于P總P總,所以,圖乙電路比圖甲電路節(jié)能.,【答案】(1)0.9 A0.045 W,(2)P甲=2.7 WP乙=1.8 W乙電路更節(jié)能,知識建構(gòu),技能建構(gòu),方法概述,關(guān)于電源的輸出功率,知識建構(gòu)

14、,技能建構(gòu),(1)電源輸出功率的電流形式,P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi).,P出-I關(guān)系如圖所示(圖線為拋物線),由圖可知:,對于任意電路當(dāng)I=時(shí)輸出功率最大,即Pm=.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)電源輸出功率的電阻形式,若外電路是純電阻電路,則有P出=I2R= = .,P出-R關(guān)系如圖所示.,討論:由上式可以看出,當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大為Pm=.,當(dāng)Rr時(shí),隨著R的增大輸出功率越來越小.,當(dāng)Rr時(shí),隨著R的增大輸出功率越來越大.,當(dāng)P出Pm時(shí),每個(gè)輸出功率對應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2,且R1R2=r2.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),注意:用電器獲得最大功率的分析方法:,若用電器的電阻

15、是變化的,通常采用等效電源法得出E和r,將用電器獲得的最大功率問題轉(zhuǎn)化為電源的最大輸出功率問題來解決(即當(dāng)R=r時(shí),Pm=).,若用電器的電阻是固定不變的,通常直接利用公式P=I2R或P= 進(jìn)行討論.,四、電路的動態(tài)分析,知識建構(gòu),技能建構(gòu),例4在如圖所示的電路中,E為電源電動勢,r為電源內(nèi)阻,R1和R 3均為定值電阻,R2為滑動變阻器.當(dāng)R2的滑片在a端時(shí)合上開關(guān)S,此時(shí)三個(gè)電表 、 和 的示數(shù)分別為I1、I2和U.現(xiàn)將R2的滑片向b端 移動,則三個(gè)電表示數(shù)的變化情況是(),A.I1增大,I2不變,U增大,B.I1減小,I2增大,U減小,C.I1增大,I2減小,U增大,D.I1減小,I2不變

16、,U減小,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【名師點(diǎn)金】本題可采用“局部整體局部”的思路分析,思路流程:R2變化情況R總變化情況總電流I變化情況U變化情況I1變化情況I2變化情況.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【規(guī)范全解】滑片向b端移動時(shí),R2減小,引起總電阻減小,總電流I=增大,路端電壓U=E-Ir減小,R3的電流等于總電流,U3=IR3增大,故并 聯(lián)部分電壓U并=U-U3減小,R1阻值不變,故電流I1減小,I2=I-I1增大,故選B.,【答案】B,方法概述,動態(tài)電路的分析,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(1)程序法,基本思路:電路結(jié)構(gòu)的變化R的變化R總的變化I總的變化U端的變化固定支路變化支路.,判定總電阻變化情況的規(guī)律

17、,a.當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí),電路的總電阻一定增大(或減小).,b.若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時(shí),電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時(shí),電路的總電阻減小.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),知識建構(gòu),技能建構(gòu),(2)“并同串反”規(guī)律,所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大,反之則減小.所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大.則,R,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(3)極限法:即因變阻器滑片滑動引起電路變化的問題,可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論.在如圖所示電路中

18、,當(dāng)閉合開關(guān)S,移動滑動變阻器觸頭從左端至右端時(shí),分析兩燈亮度變化情況.,采用極限值法:滑片P置于最左端時(shí),L1被短路,不發(fā)光,而L2兩端電壓最大,亮度最大;滑片P置于最右端,時(shí),L1兩端電壓最大,亮度最大,而L2被短路,不發(fā)光.由此分析可知,L1逐漸變亮、L2逐漸變暗.,五、含電容器電路的分析,知識建構(gòu),技能建構(gòu),例5在如圖所示的電路中,兩平行金屬板A、B水平放置, 兩板間的距離d=40 cm,電源電動勢E=24 V,內(nèi)電阻r=1 ,電阻R=15 .閉合開關(guān)S,待電路穩(wěn)定后,將一帶正電的小球從B板小孔以初速度v0=4 m/s豎直向上射入板間.若小球帶電量q=110-2 C,質(zhì)量m=210-2

19、 kg,不考慮空氣阻力.那么,滑動變阻器接入電路的阻值為多大時(shí),小球恰能到達(dá)A板?此時(shí),電源的輸出功率是多大?(取g=10 m/s2),知識建構(gòu),技能建構(gòu),【名師點(diǎn)金】本題主要考查電容器、閉合電路歐姆定律、串并聯(lián)電路特點(diǎn)、動能定理等.解答時(shí)要根據(jù)小球的運(yùn)動情況及受力情況求出電容器兩極板間的電場分布情況,并結(jié)合電路的有關(guān)規(guī)律求出相關(guān)的電學(xué)量.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【規(guī)范全解】小球進(jìn)入板間后,受重力和電場力,且到A板時(shí)速度為零,設(shè)兩板間電壓為UAB,由動能定理得,-mgd-qUAB=0-m,所以滑動變阻器兩端電壓,U滑=UAB=8 V,設(shè)通過滑動變阻器的電流為I,由歐姆定律得:,I=1 A,滑動變

20、阻器接入電路的電阻,R滑=8 ,知識建構(gòu),技能建構(gòu),電源的輸出功率,P出=I2(R+R滑)=23 W.,【答案】8 23 W,方法概述,含容電路的分析,(1)簡化電路時(shí)可以把電容器處電路作為斷路,簡化電路時(shí)可以去掉,在求電荷量時(shí)在相應(yīng)位置補(bǔ)上.,(2)電路穩(wěn)定后,與電容器同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(3)電路中電流、電壓的變化可能會引起電容器的充放電.若電容器兩端電壓升高,電容器將充電;若電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電.可由Q=CU計(jì)算電容器上電荷量的變化.,(4)在直流電路中,如果串聯(lián)或并聯(lián)了電容器應(yīng)該注意,在與電容器串聯(lián)的電路中沒有電流,所以電阻不起降低電壓作用

21、,但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢差;如果電容器與電源并聯(lián),電路中有電流通過.電容器兩端的充電電壓不是電源電動勢E,而是路端電壓U.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),(5)在含容電路中,當(dāng)電路發(fā)生變化時(shí).除了要判斷和計(jì)算電容器兩端的電壓外,還必須要判斷電容器極板上極性的變化,防止出現(xiàn)電容器先放電后反向充電的現(xiàn)象.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),高考真題1(2011年高考海南物理卷)如圖所示,E為內(nèi)阻不能忽略的電池,R1、R2、R3為定值電阻,S0、S為開關(guān),與分別為電壓表 與電流表.初始時(shí)S0與S均閉合,現(xiàn)將S斷開,則(),A.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變小,B.的讀數(shù)變大,的讀數(shù)變大,C.的讀數(shù)變小,的讀數(shù)變小,D.的讀數(shù)變小,

22、的讀數(shù)變大,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【解析提示】本題屬于關(guān)于恒定電流的動態(tài)變化問題的一道比較常規(guī)的題目.判斷時(shí)也可以采用“串反并同”的結(jié)論.,【命題分析】本題以恒定電流的動態(tài)變化問題考查了學(xué)生的分析推理能力.,知識建構(gòu),技能建構(gòu),【規(guī)范全解】S斷開,則電路總電阻變大總電流變小外電壓變大(電壓表示數(shù)變大),再考慮到R1兩端的電壓變小,則R3兩端的電壓變大,故電流表示數(shù)要變大.,【答案】B,知識建構(gòu),技能建構(gòu),考向預(yù)測1如圖所示,AD、BC為兩根平行且相同的均勻電阻絲,EF為另一根電阻絲,其電阻為R,它可以在AD、BC上滑動并保持與AD垂直,EF與AD、BC接觸良好.圖中電壓表為理想電壓表,電池的電動勢和內(nèi)阻都不變,C、D與電池兩極連接的導(dǎo)線的電阻可忽略.當(dāng)EF處于圖中位置時(shí),電壓表的讀數(shù)U1=3.0 V.已知將EF由圖中位置向左移動一段距離l后,電壓表的讀數(shù)變?yōu)閁2=2.5 V.