物理學(xué)案（新教材魯科版）第十章電路及應(yīng)用第2講閉合電路的歐姆定律

第2講閉合電路的歐姆定律目標要求1.了解電動勢的物理意義，理解并掌握閉合電路的歐姆定律.2.會用閉合電路歐姆定律分析電路的動態(tài)變化.3.會計算涉及電源的電路功率.4.掌握路端電壓和電流的關(guān)系及電源的U－I圖像．考點一閉合電路歐姆定律及應(yīng)用1．電動勢(1)非靜電力所做的功與所移動的電荷量之比叫電動勢．(2)物理含義：電動勢表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成________________本領(lǐng)的大小，在數(shù)值上等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．2．閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成______，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成______；(2)公式：I＝eq\f(E,R＋r)(只適用于純電阻電路)；(3)其他表達形式E＝U外＋U內(nèi)或E＝U外＋__________(適用于________電路)．1．電動勢的大小反映了電源把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)強弱．()2．電動勢就是電源的路端電壓．()3．電源的重要參數(shù)是電動勢和內(nèi)阻．電動勢由電源中非靜電力的特性決定，與電源的體積無關(guān)，與外電路無關(guān)．()4．在電源電動勢及內(nèi)阻恒定的閉合電路中，外電阻越大，路端電壓越大．()1．路端電壓與外電阻的關(guān)系(1)純電阻電路：U＝IR＝eq\f(E,R＋r)·R＝eq\f(E,1＋\f(r,R))，當(dāng)R增大時，U增大．(2)特殊情況：①當(dāng)外電路斷路時，I＝0，U＝E.②當(dāng)外電路短路時，I短＝eq\f(E,r)，U＝0.2．動態(tài)分析常用方法(1)程序法：遵循“局部—整體—局部”的思路．①分析步驟(如圖)：②分析時：串聯(lián)電路注意分析電壓關(guān)系，并聯(lián)電路注意分析電流關(guān)系．(2)結(jié)論法：“串反并同”，應(yīng)用條件為電源內(nèi)阻不為零．①所謂“串反”，即某一電阻的阻值增大時，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．②所謂“并同”，即某一電阻的阻值增大時，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．考向1閉合電路的有關(guān)計算例1(2019·江蘇卷·3)如圖所示的電路中，電阻R＝2Ω.斷開S后，電壓表的讀數(shù)為3V；閉合S后，電壓表的讀數(shù)為2V，則電源的內(nèi)阻r為()A．1ΩB．2ΩC．3ΩD．4Ω聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________考向2閉合電路的動態(tài)分析例2(2023·福建福州市質(zhì)檢)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)S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P移動時，發(fā)現(xiàn)電壓表示數(shù)變大，則下列判斷正確的是()A．電流表示數(shù)變大B．電阻R1的電功率變大C．滑動變阻器的滑片P向上移動D．電源的輸出功率一定增大聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________考向3電路故障分析例3(2023·重慶市育才中學(xué)高三測試)某同學(xué)按如圖電路進行實驗，電壓表內(nèi)阻看作無限大，電流表內(nèi)阻看作零．實驗中由于電路發(fā)生故障，發(fā)現(xiàn)兩電壓表示數(shù)相同了(但不為零)，若這種情況的發(fā)生是由于某一電阻引起的，則可能的故障是()A．RP斷路 B．R2斷路C．R1短路 D．R3短路聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________例4如圖所示的電路中，電源的電動勢為6V，當(dāng)開關(guān)S閉合后，燈泡L1和L2都不亮，用電壓表測得各部分的電壓分別為Uab＝6V，Uad＝0，Ucd＝6V，由此可斷定()A．L1和L2的燈絲都燒斷了B．L1的燈絲燒斷了C．L2的燈絲燒斷了D．滑動變阻器R斷路聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________電路故障檢測方法1．電壓表檢測：如果電壓表示數(shù)為零，則說明可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)部分短路；2．電流表檢測：當(dāng)電路中接有電源時，可用電流表測量各部分電路上的電流，通過對電流值的分析，可以確定故障的位置．在運用電流表檢測時，一定要注意電流表的極性和量程；3．歐姆表檢測：當(dāng)測量值很大時，表示該處斷路；當(dāng)測量值很小或為零時，表示該處短路．在用歐姆表檢測時，應(yīng)斷開電源．考點二閉合電路的功率及效率問題1．電源的總功率(1)任意電路：P總＝________＝________＋IU內(nèi)＝P出＋P內(nèi)．(2)純電阻電路：P總＝____________＝eq\f(E2,R＋r).2．電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝________＝IU內(nèi)＝P總－P出．3．電源的輸出功率(1)任意電路：P出＝____________＝IE－I2r＝P總－P內(nèi)．(2)純電阻電路：P出＝________＝eq\f(E2R,R＋r2).4．電源的效率(1)任意電路：η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(U,E)×100%.(2)純電阻電路：η＝eq\f(R,R＋r)×100%.1．外電阻越大，電源的輸出功率越大．()2．電源的輸出功率越大，電源的效率越高．()3．電源內(nèi)部發(fā)熱功率越大，輸出功率越小．()1.純電阻電路中電源的最大輸出功率(如圖)P出＝UI＝I2R＝eq\f(E2,R＋r2)R＝eq\f(E2R,R－r2＋4Rr)＝eq\f(E2,\f(R－r2,R)＋4r)當(dāng)R＝r時，電源的輸出功率最大，為Pm＝eq\f(E2,4r).2．提高純電阻電路效率的方法η＝eq\f(P出,P總)×100%＝eq\f(R,R＋r)×100%＝eq\f(1,1＋\f(r,R))×100%，R越大，η越高．例5(多選)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr和輸出功率PR隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標系中，如圖中的a、b、c所示．以下判斷正確的是()A．在a、b、c三條圖線上分別取橫坐標相同的A、B、C三點，這三點的縱坐標一定滿足關(guān)系PA＝PB＋PCB．b、c圖線的交點與a、b圖線的交點的橫坐標之比一定為1∶2，縱坐標之比一定為1∶4C．電源的最大輸出功率Pm＝9WD．電源的電動勢E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________例6如圖所示，已知電源電動勢E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護電阻R0＝Ω.(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，保護電阻R0消耗的電功率最大，并求這個最大值；(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個最大值；(3)求電源的最大輸出功率．________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

等效電源把含有電源、電阻的部分電路等效為新的“電源”，其“電動勢”、“內(nèi)阻”如下：(1)兩點間斷路時的電壓等效為電動勢E′.(2)兩點短路時的電流為等效短路電流I短′，等效內(nèi)電阻r′＝eq\f(E′,I短′).常見電路等效電源如圖：考點三電源的U－I圖像兩類U－I圖像的比較電源的U－I圖像電阻的U－I圖像圖像表述的物理量的關(guān)系電源的路端電壓與電路電流的關(guān)系電阻兩端電壓與流過電阻的電流的關(guān)系圖線與坐標軸交點①與縱軸交點表示電源電動勢E②與橫軸交點表示電源短路電流eq\f(E,r)過坐標軸原點，表示沒有電壓時電流為零圖線的斜率－r(r為內(nèi)阻)表示電阻大小(電阻為純電阻時)圖線上每一點坐標的乘積UI表示電源的輸出功率表示電阻消耗的功率圖線上每一點坐標比值eq\f(U,I)表示外電阻的大小，不同點對應(yīng)的外電阻大小不同每一點對應(yīng)的比值均表示此電阻的阻值大小例7(多選)如圖所示，圖甲中M為一電動機，開關(guān)S閉合后，當(dāng)滑動變阻器R的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表V1和V2的讀數(shù)隨電流表A讀數(shù)的變化情況如圖乙所示，已知電流表A讀數(shù)在A以下時，電動機沒有轉(zhuǎn)動．不考慮電表內(nèi)阻，以下判斷正確的是()A．圖線①為V2讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化圖線B．電路中電源電動勢為VC．此電路中，電動機的最大輸入功率是WD．滑動變阻器的最大阻值為30Ω聽課記錄：_______________________________________________________________________________________________________________________________________考點四含容電路的分析1．電路簡化把電容器所在的支路穩(wěn)定時視為斷路，簡化電路時可以去掉，求電荷量時再在相應(yīng)位置補上．2．電容器的電壓(1)電容器所在的支路中沒有電流，與之串聯(lián)的電阻兩端無電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線．(2)電容器兩端的電壓等于與之并聯(lián)的電阻兩端的電壓．3．電容器的電荷量及變化(1)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．(2)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|.(3)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2.例8阻值相等的四個電阻、電容器C及電池E(內(nèi)阻可忽略)連接成如圖所示電路．開關(guān)S斷開且電流穩(wěn)定時，C所帶的電荷量為Q1；閉合開關(guān)S，電流再次穩(wěn)定后，C所帶的電荷量為Q2.Q1與Q2的比值為()A.eq\f(2,5)B.eq\f(1,2)C.eq\f(3,5)D.eq\f(2,3)聽課記錄：________________________________________________________________________________________________________________________________________例9(多選)(2023·福建龍巖市第一中學(xué)模擬)如圖所示，電源電動勢為E、內(nèi)阻為r，R1、R2、R3為定值電阻(阻值均大于電源內(nèi)阻r)，電壓表和電流表可視為理想電表．開關(guān)S閉合