(新)2.7闭合电路欧姆定律

四、故障分析
1、给定测量值，分析推断故障
１３、如图2-19所示电路中白炽灯A、B不亮，但 电路中只有一处断开，今用电压表测得：Uab=0， Uac=6V，Ubd=6V，Ucd=0。则可知（ ）。 A．B灯断 B.A灯断 C.R断 D. 电源断
2、根据观察现象，分析推断故障
１４、如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正 常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮， 灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的 故障可能是： （A）R1断路 （B）R2断路 （C）R3短路 （D）R4短路
E U 外 U内
适用于任何闭合电路
E IR Ir
只用于纯电阻电路
思考：当滑动变阻器的滑片由a向b 移动时,安培表和伏特表示数如何 变化?
E E IR Ir I Rr
R↑
R总↑
E I R总
Ｉ总 ↓
示数减小
Ｕ外＝Ｅ－Ｉr
Ｕ外 ↑
示数增大
三、路端电压跟负载（外电阻）的关系 １、如图电路： 路端电压:
8、如图所示的电路中，虚线框内的各元件的数值 未知，当它的输出端a、b分别连接不同阻值的电 阻时，电流表有不同的读数． （1）请通过计算完成下列表格．
（ 2）a、b连接电阻R的阻值为 多大时，电阻R的电功率最大? 最大功率为多少？
三、动态分析：
9、如图5所示，A灯和B灯的电阻相同，当滑动变 阻器R的滑动片P向上滑动时，两灯亮度变化是 A、A灯变亮，B灯变亮 B、A灯变暗，B灯变亮 R ×A E P × r C、A灯变暗，B灯变暗 B D、A灯变亮，B灯变暗
3、根据故障，分析推断可能观察到的现象
16、如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路, 已知U不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化？
五、含容电路：
17、在如图所示的电路中，电源的电动势 E=3V，内阻r=1.0 Ω；电阻R1=10 Ω，R2=10 Ω，R3=30 Ω，R4=35 Ω；电容器的电容 C=100 μF.电容器原来不带电.求接通电键K 后流过R4的总电量。
讨论
1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间t内外电路中有 多少电能转化为内能？
Q外=I2R t
2、内电路也有电阻r，当电流通过内 电路时，也有一部分电能转化为内能， 是多少？
Q内=I2 r t
3、电流流经电源时，在时间t内非静 电力做多少功
W=E q＝ E It
4、以上各能量之间有什么关系？
结论：根据能量守恒定律，非静电力做 的功应该等于内外电路中电能转化为其 他形式的能的总和。
18、如图所示的电路中，电源电动势E =6.00V， 其内阻可忽略不计．电阻的阻值分别为 R1=2.4KΩ、R2=4.8KΩ，电容器的电容 C=4.7μF．闭合开关S，待电流稳定后，用电压 表测R1两端的电压，其稳定值为1.50V (1)该电压表的内阻为多大？ (2)由于电压表的接入，电容器的带电量变化了 多少？
பைடு நூலகம்
U E Ir
R增大，电流减小，路端电压增大
R减小，电流增大，路端电压减小
两 种 特 殊 情 况
断路(R→∞ I=0)
A
B A
短路(R=0)
A B
A C B
B D
D
C
（1）外电路断路时 R ，I 0，U端 E （2）外电路短路时 R 0，I E / r，U 端 0
6
3．路端电压与电流关系图象 （电源的外特性曲线） 表达式：U外=E－Ir E ( y =k x + b )
当其坐标原点所表示的路 端电压和电流皆为０时： ①纵坐标截距等于电源电动势Ｅ
1 2 I短
②横坐标截距等于Ｉ短＝E/r U ③斜率绝对值等于电源内阻 r 内阻越大， I 图线倾斜得越厉害．
已知滑块质量为m，弹簧劲度系数为k，电源电动 势为E，内电阻为r，滑动变阻器总阻值R=4r，有 效总长度为L.当待测系统静止时，滑动臂P位于滑 动变阻器的中点，且1、2两接线柱输出的电压 U0=0.4E.取AB方向为参考正方向. （1）写出待测系统沿AB方向做变速运动的加速 度a与1、2两接线柱间的输出电压U间的关系式. （2）确定该“加速度计”的测量范围.
R0 图5
10、如图所示电路，已知电源的电动势E和内电阻 r恒定，R1、R2是定值电阻，R3是滑动变阻器。当 滑动头从a移到b，各个电表的示数如何变化？
11、如图所示的电路中，当R1的滑动触头移动时：
A.R1上电流的变化量大于R3上电流变化量
B.R1上电流的变化量小于R3上电流变化量 C.R2上电压的变化量大于路端电压变化量 D.R2上电压的变化量小于路端电压变化量
导与练P70 例2
【例】在图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切
换到位置1时，电流表的示数为I1＝0.2A;当开关S 切换到位置2时，电流表的示数为I2＝0.3A。求电 源的电动势E和r.
(思考：本题其实是测量电源电动势和内阻的 一种方法，把安培表换成电压表，还能测出 电源电动势和内阻吗？) 解:
六、联系实际应用问题：
22、“加速度计”作为测定物体加速度的仪器，已被广 泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中， 如图所示是“应变式加速度计”的原理图.支架A、B固定 在待测系统上，滑块穿在A、B间的水平光滑杆上，并用 轻弹簧固接于支架A上，其下端的滑动臂可在滑动变阻器 上自由滑动.随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对 于支架发生位移，并通过电路转换为电信号从1、2两接 线柱输出.
6、如图所示，电源的电动势是6V，内电阻是 0.5Ω，小电动机M的线圈电阻为0.5Ω，限流电阻 R0＝3Ω，若理想电压表的示数为3V，试求： ⑴电源的功率和电源的输出功率 ⑵电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。
二、最大功率问题
7、如图所示，电路中电池的电动势E=5V，内电阻 r=10Ω，固定电阻R=90Ω，R0是可变电阻，在R0从 零增加到400Ω的过程中，求： （1）可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最 大热功率 （2）电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小 热功率之和
EI U 外 I U内I
P 2．电源的输出功率（外电路得到的功率） 外 U 外 I
3．电源内阻上的热功率
P U内I I r 内
2
4. 供电效率:η=P出/P总＝U外/E
说明：外电路可以是任何电路。
讨论：滑片从a移动到b的过程中， 何时电源的输出功率最大？
电源最大输出功率
E R E P IU I R 2 2 (R r) (R r) 4r R P E2 当R r时，P m＝ PM 4r 当R r时，P Pm
实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和 一个内阻两部分
3、电路中的电势变化情况 （1）在外电路中，沿电流方向电势降低。 （2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方 向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势 “跃升”－－BC 和DA化学反应层。 电源电动势BC＋DA
A B
A
C
A
D C
D B B
内部分析
19、如图所示电路，电源电动势ε=6V，内阻 r=1Ω．外电路中电阻R1=2Ω，R2=3Ω， R3=7.5Ω．电容器的电容C=4μF．开始电键S断 开．从合上电键到电路稳定的过程中，通过电流 表的电量是多少？
20、如图所示，电源电动势E=12V，内阻不计，各 个电阻的阻值分别为 R1=10Ω，R2=5Ω， R3=R4=R5=15Ω。电键S1和S2均断开，电容器电容 C=2μF，且未带电。 （1）如果只将S1闭合，求通过电阻R5的电荷量。 （2）S1闭合足够长的时间后，再将S2闭合，求S2 闭合后通过电阻R5的电荷量。
E I1 R1 I1r E I 2 R2 I 2 r
得:
E 3.0V r 1
U E U＋ r R
E U Ir
图像处理
导与练P69 例1 针对训练1－1电路分析
四、闭合电路中的功率
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
得：
1．电源提供的功率（电源功率）： P EI 总
2、闭合回路的电流方向
+
+
+
R
+ + + + -
+
+ + +
+
在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电 流方向电势降低。
在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做 功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负 极流向正极。 内电路与外电路中的总电流是相同的。
3、电路中的电势变化情况 不能忽略的一个问题，电源有内阻
23、一辆电动车的铭牌上给出了如下的技术参数：
质量M=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所 受阻力f恒为车和人总重的k倍，k=0.020．取 g=l0m/s2。．求： (1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效 率； (2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行 驶的最大速率； (3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速 v=1.0m/s时，人骑车的加速度大小．
思考：
1. 用电器中持续恒定电流的条件是什么？
用电器两端有恒定的电压， 即用电器接在电源的两极上。
2.最简单的电路由哪几部分组成？
由电源、用电器、开关、导线组成
一、闭合电路:
1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。
外电路
内电路
外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路. 内电路:电源内部是内电路.
2 2 2
当R r时，P Pm
导与练P70 例3
0
R1 r
R2
R
思考：电源输出功率最大时，是否效率最高？
【经典】如图电路中，当滑动变阻器的滑片P