人教版選修3-12.7閉合電路歐姆定律課件

※※理解閉合電路歐姆定律及其公式，并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題．※※理解路端電壓與電流(或外電阻)的關(guān)系，知道這種關(guān)系的公式表達和圖像表達，并能用來分析、解決有關(guān)問題．※理解閉合電路的功率表達，知道閉合電路歐姆定律是能量轉(zhuǎn)化與守恒的一種表現(xiàn)形式.下圖是閉合電路中電勢升降的一個比喻．圖中兒童滑梯兩端的高度差相當(dāng)于內(nèi)、外電阻兩端的電勢差．電源就像升降機，升降機舉起的高度相當(dāng)于電源的電動勢．根據(jù)此比喻請?zhí)骄恳幌拢]合電路中電流與電動勢、電阻有什么關(guān)系？

1．只有用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個

電路，電路中才有電流，用電器、電線組成

電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路．在外電路中，正電荷在

的作用下由正極移動到負極，在電源中

把正電荷從負極移到正極．電流方向：在外電路上從

極到

極，在電源內(nèi)部從

極到

極．閉合外恒定電場非靜電力正負負正2．電源內(nèi)部的電路，其電阻為內(nèi)電阻，內(nèi)電阻所降落的電壓稱為

；電源外部的電路，其兩端電壓稱為

或

電壓．電動勢與內(nèi)、外電壓的關(guān)系可表示成：，該式適用于任何閉合電路．3．消耗電能的元件常常稱為

，負載變化時，電路中的

就會變化，

也隨之變化．根據(jù)U＝IR＝R＝，討論下面幾種情況：①當(dāng)R增大時，U

；②R減小時，U

；內(nèi)電壓外電壓路端E＝U外＋U內(nèi)負載電流路端電壓增大減小電流③當(dāng)r＝0時，U不隨

的變化而變化，這種電源稱為理想電源；④當(dāng)R＝0時，這種情況叫

，I＝E/r，由于電源內(nèi)阻一般

，電路中的電流會

，會導(dǎo)致燒毀電源甚至引起火災(zāi)，

將電源正負極用導(dǎo)線直接連在一起；⑤當(dāng)R→∞時，這種情況叫

，路端電壓等于電動勢．外電路很小很大絕對不允許斷路短路(1)電源內(nèi)部的電路，其電阻稱為內(nèi)電阻，內(nèi)電阻所降落的電壓稱為內(nèi)電壓；(2)電源外部的電路，其兩端電壓稱為外電壓或路端電壓．(3)內(nèi)、外電壓的關(guān)系：E＝U內(nèi)＋U外(1)概念：閉合電路中的電流與電源的電動勢成正比，與內(nèi)、外電路中的電阻之和成反比．(2)表達式：I＝公式中，R表示外電路的總電阻，E表示電源的電動勢，r是電源內(nèi)阻．特別提醒：①I＝只適用于外電路為純電阻的閉合電路；②由于電源的電動勢E和內(nèi)電阻r不受R變化的影響，從I＝不難看出，隨R的增加，電路中電流I減??；③U外＝E－Ir既適用于外電路為純電阻的閉合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路．(3)解決閉合電路問題的一般步驟①認清外電路上各元件的串、并聯(lián)關(guān)系，必要時需畫出等效電路圖幫助分析．要特別注意電流表和電壓表所對應(yīng)的電路．②求總電流I：若已知內(nèi)、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢，可用閉合電路歐姆定律直接求出；若內(nèi)外電路上有多個未知電阻，可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I；當(dāng)以上方法都行不通時，可以應(yīng)用聯(lián)立方程求出I.③根據(jù)串、并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流．④當(dāng)外電路含有非純電阻元件時(如電動機、電解槽等)，不能應(yīng)用閉合電路歐姆定律求解干路電流，也不能應(yīng)用部分電路歐姆定律求解該部分的電流，若需要時只能根據(jù)串、并聯(lián)的特點或能量守恒定律計算得到．利用課本P62“例題1”的方法可以測量電源的電動勢及內(nèi)電阻．想一想，如果電流表換成電壓表，還能測量電源的的電動勢E和內(nèi)電阻r嗎？請說明理由．答案：可以，連接電路如圖所示．當(dāng)開關(guān)接1時，電壓表示數(shù)為U1，當(dāng)開關(guān)接2時，電壓表示數(shù)記為U2，則有：E＝U1＋rU1/R1

；E＝U2＋rU2/R2聯(lián)立方程即可確定，E、r值.(1)對純電阻電路U外＝IR＝E－Ir＝E－·r注意：①斷路：R＝∞，Ir＝0，U外＝E，此為直接測量電動勢的依據(jù)．②短路：R＝0，I＝E/r(稱為短路電流)，U外＝0，短路電流很大，極易燒毀電源和線路，所以嚴禁短路．(2)對一定電源，電流、路端電壓、內(nèi)電壓隨外電路電阻的改變而改變，變化情況如下(↑表示增加，↓表示減少)：外電阻變化情況R↑R→∞R↓R＝0

電流I＝I↓I→0I↑I＝E/r內(nèi)電壓U′＝Ir＝E－IRU′↓U′→0U′↑U′→E路端電壓U＝IR＝E－IrU↑U→EU↓U→0特別提醒：電路的動態(tài)分析問題是指由于斷開或閉合開關(guān)、滑動變阻器滑片的滑動等造成電路結(jié)構(gòu)、電阻發(fā)生了變化，一處變化又引起了一系列的變化．只要熟練掌握串并聯(lián)電路的特點及歐姆定律即可順利求解此類問題．(2009·貴州興義市清華實驗中學(xué)高二檢測)如圖電路中，在滑動變阻器的滑片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)都減少答案：A(1)由U外＝E－Ir可知，U外－I圖像是一條斜向下的直線，如下圖所示．(2)縱軸的截距等于電源的電動勢E；橫軸的截距等于外電阻短路時的電流I0＝E/r.(3)直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻．即r＝＝＝|tanθ|.斜率越大，表明電源的內(nèi)阻越大.(1)在純電阻電路中電源釋放功率P釋＝EI＝，電源內(nèi)部消耗功率P內(nèi)＝I2r.電源輸出功率P出＝U路I＝.且P釋＝P內(nèi)＋P出．(2)電源輸出功率P出＝＝即當(dāng)R＝r時，分母最小，即電源輸出功率最大．特別提醒：(1)當(dāng)電源輸出功率最大時，機械效率η＝50%.當(dāng)R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義．(2)對于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P＝I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同．誤區(qū)1：不會對閉合電路的動態(tài)問題進行分析點撥：閉合電路中由于局部電阻變化(或開關(guān)的通斷)引起各部分電壓、電流(或燈泡明暗)發(fā)生變化的問題分析的基本步驟是：(1)認識電路，明確各部分電路的串、并聯(lián)關(guān)系及電流表或電壓表的測量對象．(2)由局部電阻變化判斷總電阻的變化；(3)由I＝判斷總電流的變化；(4)據(jù)U＝E－Ir判斷路端電壓的變化；(5)由歐姆定律及串并聯(lián)電路的規(guī)律判斷各部分電路電壓及電流的變化．注意：(1)在閉合電路中，任何一個電阻的增大(或減小)，將引起電路總電阻的增大(或減小)，該電阻兩端的電壓一定會增大(或減小)，通過該電阻的電流一定會減小(或增大)．(2)討論定值電阻上電壓(電流)的變化時，可用部分電路歐姆定律分析，當(dāng)討論可變電阻R上的電壓(電流)變化時，不能再用I＝分析，因它的電阻變化，電壓也變化，I不好確定，只能從串、并聯(lián)的特點進行分析．圖中電阻R1、R2、R3的阻值相等，電池的內(nèi)阻不計．開關(guān)S接通后流過R2的電流是S接通前的 (

)A.

B.C.D.解析：此題考查閉合電路歐姆定律及電阻的串、并聯(lián)．設(shè)電源電動勢為E，R1＝R2＝R3＝R，則S接通時，I2＝

S斷開時，I′2＝，所以＝，故B項正確．答案：B點評：利用閉合電路歐姆定律解題，關(guān)鍵要明確外電路各電阻的連接關(guān)系求出R外，再利用串并聯(lián)電路的規(guī)律求各部分電壓、電流、功率等，另外還要明確，內(nèi)阻不計的電源，不論電流多大，U內(nèi)＝O，U外＝E，即電源兩極間電壓等于電動勢，為恒壓電源．(2009·石家莊模擬)如圖所示，電源E＝3.2V，電阻R＝30Ω，小燈泡L的額定電壓為3.0V，額定功率為4.5W，當(dāng)開關(guān)S接位置1時，電壓表讀數(shù)為3V，那么當(dāng)開關(guān)S接位置2時，小燈泡L的發(fā)光情況是 (

)A．正常發(fā)光B．很暗，甚至不亮C．不正常發(fā)光，僅比正常發(fā)光略暗一些D．小燈泡有可能被燒壞答案：B解析：當(dāng)S接1時，由閉合電路歐姆定律I＝ ＝，得：r＝2Ω.小燈泡正常發(fā)光時，R燈＝＝2Ω.當(dāng)S接2時，U燈＝R燈＝1.6V<3V，故小燈泡不能正常發(fā)光，小燈泡將很暗，甚至不亮，所以B正確.在如下圖所示的電路中R1、R2、R3和R4皆為定值電阻，R5為可變電阻，電源的電動勢為E，內(nèi)阻為r0.設(shè)電流表A的讀數(shù)為I，電壓表V的讀數(shù)為U.當(dāng)R5的滑動觸點向圖中a端移動時 (

)A．I變大，U變小B．I變大，U變大C．I變小，U變大 D．I變小，U變小解析：當(dāng)滑頭向a移動時，R5的阻值變小，使R2、R4、R5的總阻值Rab變小，從而引起總的外阻R外的變?。蒊總＝知I總變大．由U＝E－I總·r0得U變小．因U＝U1＋U3＋Uab＝I總R1＋I總R3＋Uab得到Uab變小，所以電流表A的數(shù)值變小．本題應(yīng)選D.答案：D點評：在討論電路中電阻發(fā)生變化后引起電流、電壓發(fā)生變化的問題時，應(yīng)根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)，由局部到整體的思路，得到總電流的變化情況，然后再到局部分析出電壓和支路電流的變化情況．(2009·上海市十四校聯(lián)考)如圖所示電路中，已知電源的內(nèi)阻r>R2，電阻R1的阻值小于滑動變阻器R0的最大阻值．閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑臂P由變阻器的右端向左滑動的過程中，下列說法中正確的有 (

)A．V1的示數(shù)先變小后變大，V2的示數(shù)先變大后變小B．R2上消耗的功率先變小后變大C．電源的輸出功率先變小后變大D．A1的示數(shù)不斷減小，A2的示數(shù)不斷變大答案：BD如下圖所示電路中，電源內(nèi)阻r＝4Ω，電阻R1＝2Ω，滑動變阻器R2＝4Ω時，電源內(nèi)部的熱功率是4W.則電源輸出的最大功率是________．當(dāng)R2的電功率有最大值時，R2＝________.解析：由題意知P內(nèi)＝I2r＝4W，r＝4Ω，此時回路電流I＝1A.而外電路總電阻R1＋R2＝6Ω，E＝I(R＋r)＝10V.電源輸出最大功率時，內(nèi)外電阻相等，即R2′＝2Ω時，r＝R1＋R2′＝4Ω，I′＝＝A＝A，P出＝I′2(R1＋R2′)＝×4W＝6.25W，為最大．求R2的最大電功率，可將R1看成電源內(nèi)阻的一部分，此時r′＝r＋R1＝6Ω.當(dāng)R2＝6Ω時為所求值．答案：6.25W；6Ω點評：認真體會本題第2問中的解題思路．

如圖所示的電路中，電路消耗的總功率為40W，電阻R1為4Ω；R2為6Ω，電源內(nèi)阻r為0.6Ω，電源的效率為94%，求：(1)ab兩點間的電壓；(2)電源的電動勢．答案：(1)Uab＝4.8V

(2)E＝20V解析：電源內(nèi)部的熱功率P內(nèi)＝I2r，又P內(nèi)＝P總(1－η)，所以I＝＝2A.由于R1、R2并聯(lián)，所以Uab＝I＝4.8V.由P總＝IE，可得E＝＝20V.如圖電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻r＝1Ω，R1＝3Ω，R2＝2Ω，R3＝5Ω，C1＝4μF，C2＝1μF，當(dāng)S閉合時間足夠長時，C1和C2所帶電荷量分別是Q1＝________，Q2＝________；當(dāng)S斷開后，通過R1的電荷量是________，通過R2的電荷量是________，通過R3的電荷量是________．

解析：首先確定C1、C2兩端電壓的情況是解題的關(guān)鍵，由于R3中無法形成電流，C1兩端電壓為R2的電壓，C2兩端電壓為a、c間電壓，然后由歐姆定律，確定其電壓數(shù)值，由C＝求出Q1、Q2.當(dāng)S斷開后，弄清C1、C2的放電途徑，確定通過各電阻的電荷量．因R3中無電流，所以c、d兩點等電勢，所以C1的電壓為Ubc＝＝4V，C2的電壓為Uac＝＝10V，所以Q1＝C1Ubc＝1.6×10－5C，Q2＝C2Uac＝1×10－5C.當(dāng)S斷開時，C1通過R2、R3放電，C2通過R1、R2、R3放電．所以通過R1的總電荷量為Q2＝1×10－5C，通過R2的總電荷量為Q＝Q1＋Q2＝2.6×10－5C，通過R3的總電荷量為Q＝Q1＋Q2＝2.6×10－5C.點評：①R3中無電流，容易誤解為通過R3的電荷量為零．②R1、R2串聯(lián)，容易誤解為通過R1、R2的電荷量相同．如圖所示的電路，外電阻皆為R，電源內(nèi)阻為，當(dāng)S斷開時，在電容器極板間放一個質(zhì)量為m，帶電荷量為q的電荷恰能靜止，在S閉合時，電容器極板間放一個質(zhì)量仍為m，帶電荷量為q′的電荷，恰能靜止，則q∶

q′＝________.答案：D解析：S斷開時，R外＝R，電容器兩極板間電壓為路端電壓U＝IR＝＝E，電荷靜止，則mg＝當(dāng)S閉合時，R′外＝＝R電容器兩極板間電壓：電荷靜止mg＝q′所以q∶q′＝U′∶U＝5∶16右圖是某同學(xué)在科技制作活動中自制的電子秤原理圖．利用電壓表(內(nèi)電阻很大)的示數(shù)來指示物體的質(zhì)量．托盤與電阻可忽略的彈簧相連，托盤與彈簧的質(zhì)量均不計．滑動變阻器的滑動端與彈簧上端連接，當(dāng)托盤中沒有放物體時，電壓表的示數(shù)為零．設(shè)變阻器的總電阻為R，總長度為L，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，限流電阻為R0