《闭合电路欧姆定律上课一

闭合电路的一个重要问题：动态分析
当串联电路中的一个电阻增大时，总电阻增 大！
当并联电路中的一个电阻增大时，总电阻 也增大！
混联电路中的任一个电阻增大时，总电阻都 增大！

任意一个电路中，只要 某部分的一个电阻增大， 则电路的总电阻必然增 大！
动态分析方法：

先判断电路中变化的电阻是增大还是减 小！
E I1 R1 I1r ( 0.20 8.0 0.20 1.0 ) V 1.80 V 讨论：此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方 法。
例3 4盏 “220 V，100 W”的灯泡，并联后接在电 动势为220 V、内阻为 2Ω 的电源上。（1）只打开 1 盏灯 时，此灯两端的电压是多少？（2）同时打开4 盏灯时，此 灯两端的电压又是多少？ 解:（1）根据灯泡上的额定电压和额定功率，计算出 灯泡的电阻为 2 2202 U 484 R1 P1 100
２、表述：闭合电路中的电流跟电源 的电动势成正比，跟内、外电路的电 阻之和成反比． E
I
Rr
3、使用条件：纯电阻电路
二、路端电压跟负载的关系
外电路两端的电压叫路端电压．
１、如图电路：
分组讨论:对于给定的电源E和r均为 定值，当滑动变阻器的阻值R变化时， 电路中的电流和电压的变化情况? 结论: 当R 增大时,电流____路端电压____ 当R减小时,电流____路端电压_____ 路端电压:
对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分 别引起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量 对同一对象分别引起的效果相反，则“串反并同”法 则不适用。
单变量电路。
例：如图所示电路中，闭合电键S， 当滑片P向右移动时，灯泡L1、L2的 亮度变化如何？
L1
P L2
R
E
S
图(1)
如图所示，电路中电源的电动势为E、内电阻为r，开 关S闭合后，当滑动变阻器的滑片P从滑动变阻器R的 中点位置向左滑动时，小灯泡L1、L2、L3的亮度变 化情况是（ ） A、L1灯变亮，L2灯变暗，L3灯变亮 B、L1灯变暗，L2灯变亮，L3灯变暗 D C、L1、L2、L3三个灯都变亮 D、L1、L2、L3三个灯都变暗
２、两个特例：
（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
路端电压跟负载的关系小结
1、路端电压：即外电路上的电压降，是电源加在负 载（用电器）上的“有效”电压。
2、U = E -I r
断路：R无穷大，I 为0，I r也为0 ，U = E 。（电动 势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压） 短路：R = 0 ，I = E / r 。 r 很小（蓄电池0.005 ~ 0.1 Ω，干电池小于1Ω），电流太大，烧坏电源， 还可能引起火灾。
2、内电路也有电阻r，当电流通过内 电路时，在时间t内,也有一部分电能 转化为内能，是多少？ 3、电流流经电源时，在时间t内 ,非静电力做多少功?
4、以上各能量之间有什么关系？
外电路
R
K
内电路
E
r
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=I2Rt
2、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，在时间t内,也 有一部分电能转化为内能，是多少？
S
A 1 2
R1 R2
E r
解：根据全电路欧姆定律，可列出方程组
E I1R1 I1r E I2 R2 I2r
消去E ，可得电源的内电阻为
r
I1r I2r I2 I1
0.20 8.0 0.30 5.0 1.0 0.30 0.20 电源的电动势为
2 出
2 P I R R 出 2 67% P I (R r ) R r 总
[规律总结] 电路端电压随电流变化的特性图， 以下几个特点必须记住： （1）．线与U轴的交点就是电源的电动势 （2）．曲线与I轴的交点就是电源短路电流 （3）．曲线的斜率大小是电源内电阻的大小 （4）．曲线上某一点坐标之积是输出功率， 如左图中OUIB所围面积；而图中EDIO所围 面积则是该电流下电源的总功率.
例：如图所示的电路中，R1、R2、R3、和 R4皆为定值电阻，R5为可变电阻，电源的电 动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电 压表V的读数为 A．I变大，U变小 B、I变大，U变大 C、I变小，U变大 D、I变小，U变小
S
E
R1
V
R3 R5
a
A
r
R2
b
R4
点评：（1）近几年高考对电路的分析和计算，考查 的重点一般不放在基本概念的理解和辨析方面，而是 重在知识的应用方面。本题通过5个电阻与电表的串、 并联构成较复杂的电路，关键考查考生简化电路结构、 绘制等效电路图的能力。然后应用“串反并同”法则， 可快捷得到结果。 （2）注意“串反并同”法则的应用条件：
2.(2010· 上海单科)在如右图所示 的闭合电路中， 当滑片 P 向右移 动时，两电表读数的变化是 ( ) A. 变大， 变大 B. 变小， 变大 C. 变大， 变小 D. 变小， 变小
B
解析： 当滑片向右移动时，R 变大，根据 闭 合 电 路 欧 姆 定 律 ： 电 路 中 的 电 流 I＝ E 变小， 即电流表读数变小；电压表 R＋ R0＋ r 读数 U＝ E－ I(R0＋ r)变大，B 正确．
讨论：从此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电 阻就越小，端电压就越小。
随 堂
练 习
1. 已知电路中的电源电动势是 1.5 V ，内电阻是 0.1 W，外电路的电阻是1.4 W 。求电路中的电流 I 和路端电 压U 。 解：根据全电路欧姆定律，电路中的电流为
1.5 E A 1.0 A I Rr 1.4 0.1
4－1：右图为测量某电 源电动势和内阻时得到 的 U－I 图线． 用此电源 与三个阻值均为 3 Ω 的 电阻连接成电路，测得 路端电压为 4.8 V．则该电路可能为(
)
解析： 由图可知，E＝Um＝6 V，U＝4 V 时， I＝ 4 A，因此有 6＝4＋4r，解得 r＝0.5 Ω，当 路端电压为 4.8 V 时， U 内＝E－ U＝6－4.8＝1.2 U R U 4.8 V，由 ＝ ，所以 R＝ r＝ ×0.5＝2 Ω， U内 r U内 1.2 由电阻的串并联知识可知，正确答案为 B.
例1： 如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开 关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A； 当开关处于位置2时,电流表读数 I2=0.3A求电源的电动势E和内电阻r。
1 R1
E = 3V r = 1Ω
2
R2 A E r
例2 如图所示，R1 = 8.0 W，R2 = 5.0 W，当单刀 双掷开关 S 扳到位置 1 时，则得的电流 I1 = 0.2 A；当S 扳 到位置 2 时，测得电流 I 2 = 0.3 A。求电源电动势E 和内电 阻r。
如：R↑
→R总↑ →I总↓ →U内↓ →U外↑

动态分析规律总结：
一、程序法
部分 整体 部分
二、规律法 “串反并同”
例 题：
R
1
V
a R
2
E
V r
1
2
பைடு நூலகம்
p b
A
2
A
1
例 题：
R
1
V
a R
2
E
V r
1
2
p b
A
2
A
1
“串反并同” ①“串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间 接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减 小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻 中的电流、两端电压、电功率将增大。 ②“并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间 接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增 大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻 中的电流、两端电压、电功率都将减小。
路端电压为
U I R 1.0 1.4 V 1.4 V
2. 如图所示，当滑动变阻器的滑片在某一位置时，电 流表和电压表的读数分别是 I1 = 0.20 A，U1 = 1.98 V； 改变滑片的位置后，两表的读数分别为 I 2 = 0.40 A ，U 2 = 1.96 V。求电源的电动势和内电阻。
为 只打开1盏灯时，外电阻R1 = 484 W，电路中的电流
220 E A 0.45 A I R1 r 484 2
电灯两端的电压为
U1 I1 R1 0.45 484 V 219.1 V
（2）同时打开4盏灯时，外电阻为
R2 R 121 4 电灯两端电压为 E U 2 I 2 R2 R2 R2 r 220 121 V 216.4 V 121 2
Q内=I2rt
3、电流流经电源时，在时间t内,非静电力 做多少功 W=Eq＝EIt 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
外电路
R
K
W=Q外+Q内
内电路
E
即：EIt=I2Rt+I2rt
r
闭合电路欧姆定律
１、对纯电阻电路
E E IR Ir 即 I Rr
U E Ir
用闭合电路欧姆定律 E = U + I r 来分析路端电压随着 外电阻的变化：
（1）R↑ → I↓ →U ´↓ →U↑ 路端电压随着外电阻的增大而增大。
（2）R → ∞， I = 0 ， U´= 0 U=E ， 当外电路断开时，路端电压等于电源电动势。 ↑ →U ↓ （3）R↓ →I ↑ →U ´ 路端电压随着外电阻的减小而减小。 （4）R→ 0 ，U = 0 ，U´ = E ， I E r 此时的电流 I 为短路电流。