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、電動勢2．大小電源的電動勢在數(shù)值上等于電源沒有接入外電路時

間的電壓，電源電動勢用符號

表示，單位是

。3．物理意義電動勢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極移到正極所做的功。電能[關(guān)鍵一點]不同類型的電池其電動勢不同，它是由電源本身的特性決定的。電動勢由電源本身決定，與外電路無關(guān)，且電動勢不是電壓，它們是兩個不同的物理概念，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極，沿電流方向電勢降低。在內(nèi)電路中，即在電源內(nèi)部，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向為負極流向正極。(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)、電路中的電勢變化情況在外電路中，沿電流方向電勢降低。在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢“躍升”。abcdab討論1、若外電路中的用電器都是純電阻R，在時間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)電流通過內(nèi)電路時，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，在時間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勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比．１、對純電阻電路

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

(2)是內(nèi)電路上的電勢降落，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形式，其表達式和適用范圍分別為：②E=IR+IrER+r①

I=（外電路為________電路）.純電阻（外電路為________電路）.純電阻③E=U外+U內(nèi)任何例題：如圖，R1＝14Ω，R2＝9Ω，當(dāng)開關(guān)S切換到位置1時，電流表的示數(shù)為I1＝0.2A;當(dāng)開關(guān)S切換到位置2時，電流表的示數(shù)為I2＝0.3A。求電源的電動勢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式U＝E－Ir，就某個電源來說，一般認為電動勢E和內(nèi)阻r是一定的。(1)當(dāng)外電路的電阻R變大時，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，電路中電流I

，但路端電壓U

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

，U＝

；(2)當(dāng)外電路短路時，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勢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，電源的電動勢為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)開關(guān)處于位置1時,電流表讀數(shù)I1=0.2A；當(dāng)開關(guān)處于位置2時,電流表讀數(shù)I2=0.3A求電源的電動勢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：電源的電動勢和內(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)理想電流表可以認為短路，理想電壓表可以認為斷路。(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)定時可認為斷路，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，閉合開關(guān)S后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電動勢E恒定且內(nèi)阻r不可忽略。現(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動一些，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，隨著R的增大輸出功率減小。(3)當(dāng)R<r時，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，對應(yīng)某一輸出功率(非最大值)可以有兩個不同的外電阻R1和R2，且有r2＝R1·R2。

例.如圖所示，R1＝8Ω，電源的電動勢E＝8V，內(nèi)阻r＝2Ω.R2為變阻器，問：(1)要使變阻器獲得的電功率最大，R2的值應(yīng)是多大？這時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，效率只有50%。(2)判斷可變電阻功率變化時，可將可變電阻以外的其他電阻看成內(nèi)阻。[思路點撥]計算電路中某一個電阻獲得的最大功率時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對應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A,那么線段AB表示的功率為

W,I=2A對應(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，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，電壓表讀數(shù)為U1=4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為R2=5Ω時，電壓表讀數(shù)為U2=5V．求：(1)電源的電動勢E和內(nèi)阻r。(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電源的輸出功率最大?最大值Pm為多少?R＝1Ω，P＝9W五、電路的動態(tài)分析問題

閉合電路中只要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)滑動變阻器的滑片P向上端a滑動過程中，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，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r．當(dāng)滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時，發(fā)現(xiàn)電壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對值分別為ΔU1和ΔU2，下列說法中正確的是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)滑動變阻器的滑片P向上移動時,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，電池電動勢為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)可變電阻的滑片P向b點移動時，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．電動勢為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端滑動時，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、與其相連的電阻無電流，兩端沒有電壓，充當(dāng)導(dǎo)線的作用例4.已知如圖，電源內(nèi)阻不計。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，當(dāng)開關(guān)S接通時，以下說法中正確的有（）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，電源電動勢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Q2=10-5庫七、電路故障分析一、電路故障的原因1、斷路的特點電流為零，斷點的同側(cè)無電勢差，若只有一個斷點，斷點的兩端有電勢差造成的結(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、短路的特點被短路的用電器兩端無電壓，用電器無電流流過電路中總電阻減小，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