第七節(jié)閉合電路歐姆定律

第七節(jié)閉合電路歐姆定律第1頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。一：閉合電路的歐姆定律

等效電源r①外電路:電源以外電路，(沿I的方向電勢(shì)降低)。②內(nèi)電路：電源內(nèi)部電路，（沿I方向電勢(shì)升高）。第2頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月推導(dǎo)：設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r、外路電阻R、閉合電路電流I。⑴在t內(nèi)，外路電阻消耗的電能E外。E外=I2Rt………電源輸出能量⑵在t內(nèi)，內(nèi)路電阻消耗的電能E內(nèi)。E內(nèi)=I2rt………電源內(nèi)部消耗能量⑶在t內(nèi)，電源中非靜電力做功W=IEt…電源的總能量根據(jù)能量守恒得：W=E外+E內(nèi)，即：IEt=I2Rt+I2rt

E=IR+Ir=U外+U內(nèi)第3頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié):閉合電路歐姆定律：⒈內(nèi)容：⒉定義式：⒊適應(yīng)條件:外電路是純電阻電路⒋外路電勢(shì)降（外路電壓，路端電壓）U外=IR內(nèi)路電勢(shì)降（內(nèi)路電壓）U內(nèi)=Ir則：E=U外+U內(nèi)

E=IR+Ir常用列方程U=E-IrVSS斷開(kāi)，理想電壓表示數(shù)3V，S閉合，電壓表示數(shù)1.8V，求R和r比值Rr解：1.S斷開(kāi)時(shí)E=3V2.S閉合時(shí)電壓表測(cè)路端電壓即R兩端電壓則U=IR=1.8vU內(nèi)=Ir=1.2v所以第4頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二：路端電壓和負(fù)載的關(guān)系對(duì)給定的電源，E、r均為定值負(fù)載即外電阻變化時(shí)，引起I的變化。由I=得：RI,RI則：U=E-Ir，RIU。可見(jiàn)：路端電壓取決于負(fù)載（外路電阻）負(fù)載電阻增大，閉合電路I減小，內(nèi)路電壓減小，外路電壓增大。第5頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1.如圖R1=14Ω，R2=9Ω，當(dāng)S接1時(shí)，電流表示數(shù)I1=0.2A,當(dāng)S接2時(shí)，電流表示數(shù)I2=0.3A,求E和r。解以上兩式：E=3Vr=1Ω解：由閉合電路歐姆定律S接1時(shí)：E=I1R1+I1rS接2時(shí)：E=I2R2+I2r練習(xí)：電源電動(dòng)勢(shì)E，內(nèi)阻r，給可變電阻R供電，路端電壓（）A.因?yàn)閁=IR，所以當(dāng)I增大，路端電壓增大B.因?yàn)閁=E-Ir，所以當(dāng)I增大，U減小C.若外路電路斷開(kāi)，U=0。BR1R212ASS第6頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三：兩種特殊情況（短路和斷路）1.在閉合電路中，發(fā)生短路時(shí)，外電路R=0，U=0則：E=U內(nèi)=Ir，可求內(nèi)阻r。一般情況r很小，此時(shí)I很大，易燒壞電源。2.在閉合電路中，發(fā)生斷路時(shí)，外電路R趨近無(wú)窮大，則E=U電壓表測(cè)電動(dòng)勢(shì)的原理3.U=E-Ir的U—I圖象①路端電壓隨I增大而減小②直線(xiàn)斜率大小表示電源內(nèi)阻rK=r

③縱坐標(biāo)截距（斷路）表示電源電動(dòng)勢(shì)如左下圖，外路電阻和內(nèi)阻？UI第7頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四：閉合電路中的三個(gè)功率和效率1.由EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt知，EI＝I2R＋I(xiàn)2r其中:P總=EI…………電源的總功率，P內(nèi)=I2r………電源內(nèi)耗功率，P外=I2R=IU…..外電路消耗功率，

…..電源的輸出功率．求電源的輸出功率的方法。

關(guān)系：P總=P外+P內(nèi)電源提供的電能，一部分消耗在外路轉(zhuǎn)化為其他形式的能，一部分消耗在內(nèi)路轉(zhuǎn)化為熱能。第8頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月條件公式公式法（條件法）求最大輸出功率第9頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圖像法求最大輸出功率第10頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)R0=RL+r=r/時(shí)，P0最大。Pm=E2/4r/=E2/4（RL+r)求某元件的PmEr×R0L一：一般思路：求電路中的最大I如圖L何時(shí)最亮（外路定值定值的最大功率）二：條件公式法或等效電源法（符合R=r,則Pm=E2/4r)求可變電阻的最大輸入功率解題思路：可把r+RL看做電源內(nèi)阻處理。判斷可變電阻的功率變化時(shí)，可將可變電阻以外的其他電阻均看作內(nèi)阻．第12頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三：圖像法P出與外電阻R的函數(shù)關(guān)系圖象從圖看出1．當(dāng)R<r時(shí)，若R增大，P出增大當(dāng)R=r時(shí)，P出最大2．當(dāng)R>r時(shí)，若R增大，P出減小若R減小，P出最大當(dāng)R=r時(shí)，P出最大第13頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、含電容器電路的分析與計(jì)算電容器是一個(gè)儲(chǔ)存電能的元件．在直流電路中，當(dāng)電容器充放電時(shí)，電路里有充放電電流。1.電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件，在電容器處電路看作是斷路，畫(huà)等效電路時(shí)，可以先把它去掉．與之串聯(lián)的元件可視作導(dǎo)線(xiàn)。若要求電容器所帶電荷量時(shí)，可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上．2.電容器充電的瞬間可視作短路3.電路中的電流、電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充放電，如果電容器兩端的電壓升高，電容器將充電，反之電容器放電．通過(guò)與電容器串聯(lián)的電阻的電量等于電容器帶電量的變化．Q1=CU1，Q2=CU2.則△Q=C△U第14頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1.圖所示是一實(shí)驗(yàn)電路圖．在滑動(dòng)觸頭由a端滑向b端的過(guò)程中，下列表述正確的是 ()A．路端電壓變小B．電流表的示數(shù)變大C．電源內(nèi)阻消耗的功率變小D．電路的總電阻變大類(lèi)型一閉合電路的動(dòng)態(tài)分析A【思維總結(jié)】電路的動(dòng)態(tài)分析應(yīng)該先局部后整體，整體后再局部．先局部是看由于局部的電阻變化而引起的總電阻的變化，然后看整體的干路電流和路端電壓的變化情況，結(jié)合它們的變化情況再分析需要求解的物理量的變化．第15頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．在如圖所示電路中，當(dāng)變阻器R3的滑片P向b端動(dòng)時(shí) ()A．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C．電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D．電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小練習(xí)B分析：1.電壓表測(cè)量電源兩端即路端電壓，電流表測(cè)量R3電流2.P向b滑，R3減小，則總電阻減小，總電流I增大。兩端電壓U=E-Ir減小。而U1=IR1增大，U2=U3=（E-IR1-Ir）減小。第16頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2.如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6V和0.4A；當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)及內(nèi)阻．類(lèi)型二應(yīng)用閉合電路的歐姆定律求電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻第17頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.如圖所示電路中，R1＝R2＝R3＝1Ω，電壓表內(nèi)阻很大，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，電壓表示數(shù)為0.8V，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1V，求電源的電動(dòng)勢(shì)與內(nèi)阻．練習(xí)電路連接方式？第18頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3.電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線(xiàn)是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15Ω，定值電阻R0＝3Ω 類(lèi)型三電路中的功率問(wèn)題(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大？最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大？最大值為多少？【思路點(diǎn)撥】求解本題應(yīng)把握以下三點(diǎn)(1)由U－I圖象求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻．(2)電路中的電流最大時(shí)，R0消耗的功率最大．(3)利用電源有最大輸出功率的條件，求電源的最大輸出功率．電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻多少？E=20V,r=7.5Ω負(fù)載電阻變化范圍：3---18Ω第19頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月問(wèn)題：(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大？最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大？最大值為多少？第20頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)如果滑動(dòng)變阻器的最大阻值為3Ω，當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大？最大值是多少？練習(xí)第21頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)R2R1R3E,rABR3R2R1E,rABI第22頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4.如圖所示，電路中E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.電池內(nèi)阻可忽略．(1)閉合開(kāi)關(guān)S，求穩(wěn)定后通過(guò)R1的電流．(2)然后將開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)，求這以后通過(guò)R1的總電量．類(lèi)型四含容電路的計(jì)算解析(1)電路穩(wěn)定后，電容器所在的支路上無(wú)電流通過(guò)，因此R1與R2串聯(lián)，C兩端的電壓即為R2兩端的電壓．由歐姆定律得通過(guò)R1的電流(2)C兩端電壓U2＝IR2＝6VC所帶電量Q1＝CU2＝30×10－6×6C＝1.8×10－4C2.開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)穩(wěn)定后，總電流為零，電容器兩端電壓為E，所帶電量Q2＝CE＝30×10－6×10C＝3×10－4C通過(guò)R1的電量，即為電容器增加的電量ΔQ＝Q2－Q1＝1.2×10－4C.第23頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)變阻器R0的滑動(dòng)端向左移動(dòng)時(shí)，帶電粒子將（）練習(xí)A．向上運(yùn)動(dòng)B．向下運(yùn)動(dòng)C．靜止不動(dòng) D．不能確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化解析：選B.當(dāng)滑動(dòng)觸頭向左移動(dòng)時(shí)R0變大，則總電流變小，R兩端的電壓變小，電容器中的場(chǎng)強(qiáng)變小，所以粒子將向下運(yùn)動(dòng)，故B正確．第24頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月U/VI/A00.10.20.30.40.55.05.25.45.65.86.0AD關(guān)于U-I圖線(xiàn)第25頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月U/VI/A0246123AB（I,U)第26頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月含電容器的電路練習(xí)：如圖電路，水平放置的金屬板AB，板間間距d=40cm,電動(dòng)勢(shì)E=24V,內(nèi)阻r=1Ω,電阻R=15Ω.閉合S，待電路穩(wěn)定后，將一正電荷小球從B板小孔以v0=4m/s豎直向上射入板間，小球q=1×10-2C,m=2×10-2Kg,不計(jì)空氣阻力，求1.滑動(dòng)電阻器接入電路的阻值多大，小球恰能達(dá)到A板2.此時(shí)，電源的輸出功率？ABRPE,rSv0m第27頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E＝3.0V，內(nèi)阻r＝1.0Ω；電阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；電容器的電容C＝100μF.電容器原來(lái)不帶電．求接通電鍵S后流過(guò)R4的總電量．第28頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月再見(jiàn)！第29頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.在圖甲所示電路中，R1、R2均為定值電阻，且R1＝100Ω，R2的阻值未知，R3是一滑動(dòng)變阻器，當(dāng)其滑片從最左端滑至最右端的過(guò)程中，測(cè)得電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線(xiàn)如圖乙所示，其中圖線(xiàn)上的A、B兩點(diǎn)是滑片在變阻器上的兩個(gè)不同端點(diǎn)時(shí)分別得到的．求：(1)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻；(2)定值電阻R2的阻值；(3)滑動(dòng)變阻器R3的最大值．第30頁(yè)，課件共32頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解析：(1)由閉合電路歐姆定律得：E＝U＋I(xiàn)r將圖象中A、