閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

第10講習(xí)題課：閉合電路歐姆

定律的應(yīng)用第二章恒定電流1.會用閉合電路歐姆定律分析動態(tài)電路.2.知道電路中閉合電路的功率關(guān)系，會計算閉合電路的功率.3.會利用閉合電路歐姆定律進行含電容器電路的分析與計算.4.知道短路與斷路，并會在閉合電路中進行故障分析．目標定位二、閉合電路的功率和效率三、含電容器電路的分析與計算方法四、電路故障分析欄目索引一、閉合電路的動態(tài)分析對點檢測自查自糾一、閉合電路的動態(tài)分析知識梳理1.解決閉合電路動態(tài)變化問題，應(yīng)按照局部→整體→局部的程序進行分析.2.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內(nèi)的變化→U外的變化→固定支路(1)對于固定不變的部分，一般按照歐姆定律直接判斷.(2)對于變化的部分，一般應(yīng)根據(jù)分壓或分流間接判斷.(3)涉及變阻器滑動引起的電路變化問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論.典例精析返回例1如圖1所示，R1阻值恒定，R2為熱敏電阻(熱敏電阻阻值隨溫度降低而增大)，L為小燈泡，當R2所在位置溫度升高時(

)A.R1兩端的電壓減小B.小燈泡的亮度變暗C.電流表的示數(shù)減小D.通過R2的電流減小圖1解析答案方法點撥解析當R2所在位置溫度升高時R2阻值減小，總電阻減小，總電流增大，電流表的示數(shù)增大，R1兩端的電壓U1＝IR1增大，故A、C錯誤；總電流增大，內(nèi)電壓增大，則路端電壓U＝E－Ir減小，并聯(lián)部分的電壓減小，所以燈泡L變暗，故B正確；通過L的電流減小，而總電流增大，則通過R2的電流增大，故D錯誤.答案B方法點撥返回方法點撥動態(tài)電路的分析方法(1)程序法：按照局部→整體→局部的程序分析.(2)“并同串反”規(guī)律：所謂“并同”，即某一電阻增大時，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，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.知識梳理二、閉合電路的功率和效率1.電源的總功率：P總＝

；電源內(nèi)耗功率P內(nèi)＝U內(nèi)I＝I2r；電源輸出功率P出＝U外I.2.對于純電阻電路，電源的輸出功率P出＝I2R＝圖2率最大，其最大輸出功率為P＝

.電源輸出功率隨外電阻的變化曲線如圖2所示.EIr答案典例精析例2如圖3所示，電路中E＝3V，r＝0.5Ω，R0＝1.5Ω，變阻器的最大阻值R＝10Ω.(1)在變阻器的阻值R為多大時,變阻器上消耗的功率最大？最大為多大？圖3解析此種情況可以把R0歸入電源內(nèi)電阻，這樣變阻器上消耗的功率，也就是電源的輸出功率.即當R＝r＋R0＝2Ω時，R消耗功率最大為：解析答案返回(2)在變阻器的阻值R為多大時，定值電阻R0上消耗的功率最大？最大為多大？解析定值電阻R0上消耗的功率可以表示為：P＝I2R0，因為R0不變，當電流最大時功率最大，此時應(yīng)有電路中電阻最小，即當R＝0時，R0上消耗的功率最大：解析答案總結(jié)提升返回總結(jié)提升(1)定值電阻消耗功率最大時通過的電流最大.(2)求可變電阻消耗的功率時可將其他電阻等效為電源內(nèi)阻.三、含電容器電路的分析與計算方法知識梳理在直流電路中，當電容器充、放電時，電路里有充、放電電流.一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的，不漏電的情況)的元件，電容器處電路可看做是

路，簡化電路時可去掉它.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低，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓.斷答案2.當電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓

.3.電路的電流、電壓變化時，將會引起電容器的充(放)電.如果電容器兩端電壓升高，電容器將

電；如果電容器兩端電壓降低，電容器將通過與它連接的電路

電.相等充放答案典例精析例3如圖4所示，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻可忽略，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF，求：圖4(1)S閉合后，穩(wěn)定時通過R1的電流；解析S閉合后，電路穩(wěn)定時，R1、R2串聯(lián)，易求I＝

＝1A，即為通過R1的電流.答案1A解析答案(2)S原來閉合，然后斷開，這個過程中流過R1的電荷量.解析S閉合時，電容器兩端電壓UC＝U2＝I·R2＝6V，儲存的電荷量Q1＝C·UC.S斷開至達到穩(wěn)定后電路中電流為零，此時UC′＝E，儲存的電荷量Q1′＝C·UC′.很顯然電容器上的電荷量增加了ΔQ＝Q′－Q＝CUC′－CUC＝1.2×10－4C.電容器上電荷量的增加是在S斷開以后才產(chǎn)生的，只有通過R1這條途徑實現(xiàn)，所以流過R1的電荷量就是電容器上增加的電荷量.答案1.2×10－4C返回解析答案方法點撥方法點撥返回含電容器電路的分析與計算方法：(1)首先確定電路的連接關(guān)系及電容器和哪部分電路并聯(lián).(2)根據(jù)歐姆定律求并聯(lián)部分的電壓即為電容器兩極板間的電壓.(3)最后根據(jù)公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求電荷量及其變化量.知識梳理四、電路故障分析用電壓表檢查故障：(1)斷路故障判斷：先用電壓表與電源并聯(lián)，若

示數(shù)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表指針偏轉(zhuǎn)，則說明該段電路中有斷點.(2)短路故障判斷：先用電壓表與電源并聯(lián)，若有示數(shù)，再逐段與電路并聯(lián)，若電壓表示數(shù)為零，則說明該段電路被短路.有答案典例精析返回例4如圖5所示，用電壓表檢查電路的故障，測得Uad＝5.0，Ucd＝0V，Uab＝5.0V，則此故障可能是(

)A.L斷路

B.R斷路C.R′斷路

D.S斷路圖5解析Uab＝5.0V、Uad＝5.0V說明b、c、d與電源之間和a與電源之間的元件和導(dǎo)線是完好的，又Ucd＝0，只能是R斷路.B解析答案對點檢測自查自糾12341.(閉合電路的動態(tài)分析)如圖6所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略.開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中(

)A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大C.電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大圖6解析答案1234解析由變阻器R0的滑動端向下滑可知R0連入電路的有效電阻減小，則R總減小，由I＝

可知I增大，由U內(nèi)＝Ir可知U內(nèi)增大，由E＝U內(nèi)＋U外可知U外減小，故電壓表示數(shù)減小.由U1＝IR1可知U1增大，由U外＝U1＋U2可知U2減小，由I2＝

可知電流表示數(shù)減小，故A正確.答案A12342.(閉合電路中的功率和效率)如圖7所示，直線A為電源的U－I圖線，直線B為電阻R的U－I圖線，用該電源和電阻組成閉合電路時，電源的輸出功率和效率分別是(

)A.4W,33.3% B.2W,33.3%C.4W,66.7% D.2W,66.7%圖7解析從題圖中可知E＝3V，直線A和直線B的交點是電源和電阻R構(gòu)成閉合電路的工作點，因此P出＝UI＝4W，P總＝EI＝6W.電源的效率η＝

≈66.7%.C解析答案12343.(含容電路分析)(多選)在如圖8所示的電路中，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，閉合開關(guān)S，將滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后，下列結(jié)論正確的是(

)A.燈泡L變亮B.電源的輸出功率變小C.電容器C上電荷量減少D.電流表讀數(shù)變小，電壓表讀數(shù)變大圖8解析答案1234解析將滑動變阻器的滑片P向左移動一段距離后，R的阻值變大，電路中電流變小，燈泡L變暗，A錯誤；路端電壓變大，電阻R兩端電壓變大，電容器C兩端電壓變大，電容器C上電荷量增加，C錯誤，D正確；當外電路電阻等于電源的內(nèi)阻時電源的輸出功率最大，燈泡L的電阻大于電源的內(nèi)阻r，則當P向左移動一段距離后，外電路電阻比r大得越多，電源的輸出功率變小，B正確.答案BD12344.(電路故障分析)如圖9所示，燈泡L1、L2原來都正常發(fā)光，在兩燈突然熄滅后，用電壓表測得c、d間電壓比燈泡正常發(fā)光時的電壓高，故障的原因可能是(假設(shè)電路