3-1-2-7-3闭合电路欧姆定律
高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律:公式:rR EI +=;变式:)(r R I E +=;内外U U E +=;Ir E U -=;R1R 2A1ErS示数为I1=0.20A;当开关S扳到位置2时,电流表的示数为I2=0.30A,求电源的电动势和内电阻.举一反三:1、在例1的基础上,如果没有电流表,只有电压表,如何设计求电源的电动势和内阻。
二、路端电压与负载的关系1、路端电压U:就是外电压;2、负载R:电路中消耗电能的元件称为负载;3、路端电压U与负载R的关系UIO1 2Ir E U -= rR EI +=①当R 增大时,I 减小,所以外电压U 增大; ②当R 减小时,I 增大,所以外电压U 减小; 4、路端电压U 与电流I 的关系图象 (1)图象的截距(如图所示):①外电路断路时,即R →∞时,I=0,Ir=0,外U =E ,即直线在纵坐标上的截距表示电源的电动势E ; ②外电路短路时,即R=0,I=rE(称为短路电流),外U =0,即直线在横坐标上的截距表示为短路电流I 短。
(2)直线的斜率: 由短短得I Er r E I ==,所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻,即IUr ∆∆=,直线的斜率绝对值越大,内阻r 越大。
注意:θtan ≠r ,因为对于同一个电源,坐标标度不同,θ不同。
例1、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r 1和r 2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I 和路端电压U 的关系如图所示,可以判定( )A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等B.E 1>E 2,r 1>r 2C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等D.E 1>E 2,r 1<r 2举一反三:1、如图所示,在同一坐标系中画出a 、b 、c 三个电源的U 一I 图象,其中a 和c 的图象平行,下列说法中正确的是 ( )A . Ea<Eb ,ra=rbB . Eb=Ec ,rc>rbC . Ea<Ec ,ra=rcD . Eb<Ec ,rb=rc三、闭合电路的电源的功率和效率1.电源的总功率:P 总=EI =IU 外+IU 内=P 出+P 内.若外电路是纯电阻电路,则有P 总=I 2(R +r)=E 2R +r.2.电源内部消耗的功率:P 内=I 2r =U 内I =P 总-P 出. 3.电源的输出功率:P 出=UI =EI -I 2r =P 总-P 内.若外电路是纯电阻电路,则有 P 出=I 2R =E 2R (R +r )2=E 2(R -r )2R +4r.由上式可以看出(1)当R =r 时,电源的输出功率最大为Pm =E 24r . (2)当R>r 时,随着R 的增大输出功率越来越小. (3)当R<r 时,随着R 的增大输出功率越来越大.(4)当P 出<Pm 时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2,且R 1·R 2=r 2. (5)P 出与R 的关系如图所示.4.电源的效率η=P 出P 总×100%=U E ×100%=R R +r×100%=11+r R ×100%因此R 越大,η越大;当R =r ,电源有最大输出功率时,效率仅为50%.η-R 图象如图所示.例1、 如图所示,电源电动势E =3 V ,内阻r =3 Ω,定值电阻R 1=1 Ω,滑动变阻器R 2的最大阻值为10 Ω,求:(1)当滑动变阻器的阻值R 2为多大时,电阻R 1消耗的功率最大?电阻R 1消耗的最大功率是多少?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?变阻器消耗的最大功率是多少?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?电源输出的最大功率是多少?(4)三种情况下,电源的效率分别为多大?ErRs举一反三:1、如图所示的电路中,R 为电阻箱,V 为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时, 电压读数为U 1=4V;当电阻箱读数为R 2=5Ω时,电压表读数为U 2=5V, 求: (1)电源的电动势E 和内阻r.(2)当电阻箱R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm 为多少?四、闭合电路的动态分析根据闭合电路的欧姆定律和串联、并联电路的特点来分析电路中某电阻变化引起整个电路中各部分电学量的变化情况,常见的方法有:1.程序法:部分→整体→部分.(2)判定总电阻变化情况的规律①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小).②若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小.2.直观法任一电阻阻值增大,必引起该电阻中电流的减小和该电阻两端电压的增大. 3.“并同串反”规律所谓“并同”,即某一电阻增大时,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,反之则减小.所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都将减小,反之则增大.即 }U 串↓I 串↓P 串↓←R ↑→{ U 并↑I 并↑P 并↑4.极限法即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.例1、如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大举一反三:1、在如图所示的电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω,滑动变阻器R的阻值为0~50Ω,当滑动触头P由a向b滑动的过程中,灯泡L的亮度变化情况是()A.逐渐变亮B.逐渐变暗C.先变亮后变暗D.先变暗后变亮五、含电容器电路问题的分析:分析和计算含有电容器的直流电流时,要注意以下几点:(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端电压.电容器稳定时,相当于此处电路断路.(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容将充电;反之,电容器将对与它并联的电路放电.例1、如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=7.5 Ω,电容器的电容C=4 μF.开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少?举一反三R2C s2s1ER1流过电阻R1、R2的电流方向,以下判断正确的是( )A、若只断开S1,流过R1的电流方向为自左向右B、若只断开S1,流过R1的电流方向为自右向左C、若只断开S2,流过R2的电流方向为自左向右D、若只断开S2,流过R2的电流方向为自右向左2、如图,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.R1R2EC s六、电路故障分析:电路故障一般是短路或断路,常见的情况有:导线断芯,灯泡断丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等现象.检查故障的基本方法有两种:1.电压表检测方法:如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,则可能在并联路段之外有断路,或并联路段内有短路.如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联路段之外无断路,或并联路段内无短路.2.用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源,逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路便可找到故障所在.例1、用电压表检查如图所示电路中的故障,测得U ad=5.0 V,U cd=0 V,U bc=0 V,U ab=5.0 V,则此故障可能是()A.L断路B.R断路C.R′断路D.S断路R 1R 2R 3SErR 123SE r举一反三:1、如图所示的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( )A 、L1和L2 的灯丝都烧断了B 、L1的灯丝烧断C 、L2的灯丝烧断D 、变阻器R 断路2、如图所示的电路中,开关S 闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障 ( )A 、R1短路B 、R2短路C 、R3短路D 、R1断路闭合电路的欧姆定律习题1.如图所示为“热得快”热水器的电路图和示意图.现接通电源,发现该热水器没有发热,并且热水器上的指示灯也不亮,现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220 V,指示灯两端的电压为220V.那么该热水器的故障在于( )A.连接热水器和电源之间的导线断开B.连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路C.电阻丝熔断,同时指示灯烧毁D.同时发生了以上各种情况2.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S、S为开关,与分别为电压表和电流表.初始时,S与S均闭合,现将S断开,则( )A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大3.如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=6 Ω,R2=5 Ω,R3=3 Ω,电容器的电容C=2×10-5 F.若将开关S闭合,电路稳定时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q.则( )A.I=0.75 AB.I=0.5 AC.q=2×10-5 CD.q=1×10-5 C4.如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( )A.R1接在电源上时,电源的效率高B.R2接在电源上时,电源的效率高C.R1接在电源上时,电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大5.如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.则该电路可能是下图中的( )6.某同学将一直流电源的总功率PE 、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示.以下判断错误的是( )A.直线a表示电源的总功率B.曲线c表示电源的输出功率C.电源的电动势E=3 V,内电阻r=1 ΩD.电源的最大输出功率Pm=9 W7.在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要由电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及电位器(滑动变阻器)R 连接而成,L 1、L 2是红绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时,下列说法中正确的是( )A .L 1、L 2两个指示灯都变亮B .L 1、L 2两个指示灯都变暗C .L 1变亮,L 2变暗D .L 1变暗,L 2变亮8.如图所示电路中,电源电动势E 恒定,内阻r =1 Ω,定值电阻R 3=5 Ω.当开关K 断开与闭合时,ab 段电路消耗的电功率相等.则以下说法中正确的是( )A .电阻R 1、R 2可能分别为4 Ω、5 ΩB .电阻R 1、R 2可能分别为3 Ω、6 ΩC .开关K 断开时电压表的示数一定小于K 闭合时的示数D .开关K 断开与闭合时,电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6 Ω9.如图甲所示为某一小灯泡的U -I 图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R 串联,接在内阻为1 Ω、电动势为5 V 的电源两端,如图乙所示,则( )A .若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WB .若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WC.若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.26 W D.若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.4 W10.在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:(1)开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;(2)开关K接b时,电源的电动势和内电阻;(3)开关K接c时,通过R2的电流.闭合电路欧姆定律1.C 2.B 3.AD 4.A 5.B6.D [电源的总功率为P E =EI ,电源的输出功率为P R =EI -I 2r ,电源内部的发热功率P r =I 2r ,所以直线a 表示电源的总功率,选项A 正确;曲线b 表示电源内部的发热功率,曲线c 表示电源的输出功率,选项B 正确;直线a 的斜率表示电动势E ,解得E =3 V ,由曲线b 上某点坐标可得电源内阻为1 Ω,选项C 正确;当外电路电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大,Pm =E24r=2.25 W ,对应曲线c 的最高点,选项D 错误.]7.B [当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L 1灯变暗,通过其电流减小;由U 1=I 2R 1及I 2=I -I 1可知R 1分担电压增大,L 2及R 2两端电压减小,L 2功率减小而变暗,选项B 正确.]8.AD [将R 3和电源串联在一起看做等效电源,则该等效电源的电动势为E ,等效内阻为r ′=r +R 3,K 闭合时,两电表的示数分别为:U =R 1E R 1+r ′,I =E R 1+r ′.当K 断开时,两电表的示数分别为:U ′=R 1+R 2E R 1+R 2+r ′,I ′=ER 1+R 2+r ′.又U ′=E 1+r ′R 1+R 2>U =E1+r ′R 1,故选项C 错.由以上各式可得:U ′-UI -I ′=r ′,故D 选项正确.据题意,UI =U ′I ′,代入解得:R 1(R 1+R 2)=r ′2,显然A 选项正确,B 选项错误.]9.B [若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ,则电源输出电流为I =0.4 A ,由闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端电压为U =E -I(R +r)=3 V .由题图甲可知小灯泡的电流强度为0.2 A 时小灯泡两端电压仅为1.3 V ,显然通过每盏小灯泡的电流强度不可能为0.2 A ,A 、C 错误;若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ,由题图甲可知小灯泡两端电压为2.0 V ,电阻R 和内阻r 上的电压为3.0 V ,此时每盏小灯泡的电功率为P =UI =0.6 W ,B 正确、D 错误.]10.(1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A解析 (1)K 接a 时,R 1被短路,外电阻为R 2,根据电功率公式可得 通过电源的电流I 1=PR 2=1 A , 电源两端的电压U 1= PR 2=4 V. (2)K 接a 时,有E =U 1+I 1r =4+r ,① K 接b 时,R 1和R 2串联,R 外′=R 1+R 2=6 Ω, 通过电源的电流I 2=U 2R 1+R 2=0.75 A ,21 这时有:E =U 2+I 2r =4.5+0.75r.②联立①②式得:E =6 V ,r =2 Ω.(3)K 接c 时,R 总=R 1+r +R 23=6 Ω,总电流I 3=E/R 总=1 A ,通过R 2的电流I ′=12I 3=0.5 A. 易错点评1.在第6题中,由于考生对各个功率的表达式不清晰,或不能把各功率的表达式与各个图象对应起来,不能理解图象的交点,最值的意义,导致无从下手解题.2.对于第7题,有关闭合电路动态分析的问题,错误主要有两个方面:①不能按正常程序进行分析,凭想当然去做题.②不根据闭合电路欧姆定律进行定量分析与计算,导致错误.3.在10题中,清楚电键K 接a 、b 、c 时的等效电路,明确各电阻间的串并联关系是解题成功的关键.。
2020-2021学年人教版物理选修3-1学案:2.7 闭合电路的欧姆定律 含解析
7闭合电路的欧姆定律素养目标定位※※理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题※※理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图象表达,并能用来分析、解决有关问题※理解闭合电路的功率表达,知道闭合电路欧姆定律是能量转化与守恒的一种表现形式素养思维脉络知识点1 闭合电路的欧姆定律1.闭合电路组成(1)外电路:电源__外__部由用电器和导线组成的电路,在外电路中,沿电流方向电势__降低__。
(2)内电路:电源__内__部的电路,在内电路中,沿电流方向电势__升高__。
2.闭合电路中的能量转化如图所示,电路中电流为I,在时间t内,__非静电力做功__等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和,即EIt=__I2Rt+I2rt__.3.闭合电路欧姆定律(1)概念:闭合电路中的电流与__电源的电动势__成正比,与内、外电路中的__电阻之和__成反比。
(2)表达式:I=__错误!__公式中,R表示外电路的总电阻,E表示电源的电动势,r是电源内阻。
(3)适用范围:__纯电阻__电路。
知识点2 路端电压与负载的关系1.路端电压与电流的关系(1)公式:U=__E-Ir__。
(2)图象(U-I):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的纵坐标表示__电动势__,斜率的绝对值表示电源的__内阻__。
2.路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时,电流I减小,外电压U__增大__,当R增大到无限大(断路)时,I=0,U=__E__。
(2)外电阻R减小时,电流I增大,路端电压U__减小__,当R减小到零时,I=错误!,U=__0__。
思考辨析『判一判』(1)闭合电路沿着电流的方向电势一定降低。
(×)(2)闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比.(√)(3)在闭合电路中,外电阻越大,路端电压越大.( √)(4)电路断开时,电路中的电流为零,路端电压也为零。
( ×)(5)外电路短路时,电路中的电流无穷大.( ×)(6)纯电阻电路中电源的输出功率随外电阻R的增大而增大。
高中物理选修3-1《闭合电路欧姆定律》教学设计
高二物理选修3《闭合电路欧姆定律》教学设计一、教材分析1、本节内容在教材中的地位和作用《闭合电路欧姆定律》是普通高中课程标准实验教科书《物理》(选修3—1)中是第二章第七节的内容,电动势作为单独的一节在前面已经介绍,所以本节主要从能量角度得出闭合电路欧姆定律,然后研究路端电压跟负载的关系。
《闭合电路欧姆定律》是高中物理电学部分最基础、也是最重要的知识之一,它与我们的生活、生产和科学技术息息相关,只有掌握了这部分内容,才能有效的应用它解决实际问题。
2、教学目标结合教材内容和学生的特点,本节课的教学目标定位如下:知识与技能①能够从能量的角度分析出电源的电动势等于内、外电压之和;②理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练地用来解决电路有关的问题;③理解路端电压与负载(或干路电流)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。
过程与方法①通过学生实验:探索闭合电路中路端电压与负载的关系,培养学生利用“实验研究,得出结论”的探究物理规律的科学思路和方法;②通过利用闭合电路欧姆定律解决一些问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
情感与价值观通过本节课教学,加强对学生科学素质的培养,探究物理规律培养学生创新精神和实践能力。
3、教学中的重点和难点重点:1、闭合电路欧姆定律;2、路端电压U与负载R(或干路电流I)的关系。
难点:路端电压U与负载R(或干路电流I)的关系及U—I图线的物理意义的理解。
二、教学设计思想在这节课的设计过程中,首先设置一个与学生现有知识相矛盾的实验引入课题,这样能激发学生的求知欲望,并能很快切入主题;然后利用能量转化守恒定律,分析得出闭合电路中电源电动势与内、外电压的关系和闭合电路欧姆定律,并用滑滑梯动画类比帮助学生理解;关于路端电压U和负载R的关系的探索,教师介绍实验原理电路图,采用学生分组实验,引导学生用导学卡,在实验中发现规律,交流讨论并用所学闭合电路欧姆定律知识解释实验现象,再鼓励学生代表将自己的探究成果与大家共享。
人教版 3-1 《闭合电路欧姆定律》教材分析
《探究闭合电路欧姆定律》教材分析本章属于沪科版高中物理选修3-1的第四章,是电路与电工这一二级主题的重要组成部分。
本章内容是在学习了电场的基本性质、电路的基本概念的基础上的进一步延伸:通过实验探究与分析论证的方法,主要研究电源的性质及作用;探究闭合电路欧姆定律;接着用欧姆定律分析多用电表欧姆挡电路及解决有关实际问题;最后分析闭合电路中能量的转化与守恒。
本章内容与生活生产、科学技术联系紧密,能够加深学生对科学技术的亲近感。
本章知识结构框架:I2主要概念和规律:本章涉及到的概念较多,有部分电路、闭合电路、电源、电动势、内阻、路端电压、内电压、电功、电热、纯电阻电路、非纯电阻电路、电源的总功率、电源的输出功率、电源效率等,其中主要介绍了电动势及其物理意义、电功、电热。
本章学习的规律主要就是闭合电路欧姆定律及焦耳定律。
欧姆定律表示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。
焦耳定律表明电流通过导体时产生的热量跟电流的平方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
4.1 探究闭合电路欧姆定律一、知识内容分析1.知识的地位本节教材首先通过实验探究表明电源内部有电势降落,接着分析论证得出电动势的概念及物理意义,再引入外电路、内电路、内外电阻等基本概念及部分电路欧姆定律,从而得出闭合电路欧姆定律。
本节内容是以前简单电路的延伸,是以后学习复杂电路的基础,起着承上启下的作用。
2.知识的结构体系本节内容呈现的方式及特点:(1)在学习电动势定义的时候,首先让学生亲自动手实验,从实验中发现问题,然后提出猜想假设,再设计实验验证猜想假设是否正确,符合物理学研究和学习的规律。
(2)在理解电动势的物理意义时,从问题出发,引导学生在解决问题的过程中,掌握物理概念。
并通过漫画形式将微观的不容易理解的知识形象生动地显示出来,增加了学生的感性认识,有助于知识内容的理解。
(3)及时的通过旁注及信息浏览,对相关内容做出补充和说明。
物理选修3-1人教版2.7闭合电路欧姆定律(共49张ppt)
第一种方法: 原理:E=I(R+r) 由此可知需要测量两组对应的电流和电阻即可。 器材:一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)
A R
E.r
S1
S2 A
R1 R2 E.r
学生实验: 用一个电流表和两个定值电阻(或电阻箱)测量电源电动势和内电阻。
第二种方法:
原理:
E I( R r ) U ( R r ) U Ur
问题1:在如图所示的电路中,若电阻R增大,路端 电压U怎样变化?
有三种结论及分析方法,你认 为是否正确,说说为什么?
E.r
(1)电阻R增大,由U=IR可知R增大,路
R
端电压U增大。
(2)电阻R增大,由I=E/(R+r)可知R增大,I减小,又由 U=IR可知I减小,路端电压U减小。
(3)电阻R增大,由I=E/(R+r)可知R增大,I减小,又由 U=IR可知I减小,但R增大,所以结果不定。
R
Rr 1 r
所以:R增大,U增大
R
反之,R减小,U减小
讨论:
当R= 时,电压U等于多少?电路处于什么状态?当R=0 时,电压U等于多大?电路处于
什么状态?
思考:如果要作出U—I关系图线,是一条什么样的图线?
U/V
1.是一条过原点的直线吗?为什么?
3a
2. 52
2.图中交点a对应什么电路状态? 3.图中交点b对应什么电路状态?
(1) I = 0.8A U=3.2V (2) I=1.18A U=2.8V 思考:外电阻的变化总能引起哪些量发生变化? 外电阻的变化引起总电流和路端电压发生变化
E.r R1 R2
方案2: 实验:分别测新、旧电池两端的电压。 并分别与小灯泡连接,使小灯泡发光,观察小灯泡的亮度。
闭合电路的欧姆定律
(一)闭合电路欧姆定律1、电源电动势:电源是把其他形式的能转化为电能的装置。
电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量;电动势的大小由电源本身的性质决定,数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量,也等于电源没有接入电路时两极间的电压;电动势是标量,方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。
2、闭合电路欧姆定律(1)闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成,也可叫含电源电路、全电路。
(2)在闭合电路里,内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律,设电源的内阻为r,外电路的电阻为R,那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir,电流流过外电阻时的电压降为U外=IR,由U外+U内=E,得。
该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比,与整个电路的电阻成反比,即为闭合电路欧姆定律,适用条件是外电路为纯电阻电路。
3、路端电压与负载变化的关系(1)路端电压与外电阻R的关系:(外电路为纯电阻电路)其关系用U—R图象可表示为:(2)路端电压与电流的关系U=E-Ir(普适式)其关系用U—I图象可表示为当R=∞时,即开路,当R=0时,即短路,其中,r=|tgθ|.4、闭合电路中的功率(1)电源的总功率(电源消耗的功率)P总=IE电源的输出功率(外电路消耗的功率)P输=IU电源内部损耗的功率:P损=I2r由能量守恒有:IE=IU+I2r(2)外电路为纯电阻电路时:由上式可以看出:即当R=r 时,此时电源效率为:(2)当R>r 时,随R 的增大输出功率减小。
(3)当R<r 时,随R 的增大输出功率增大。
(4)当时,每个输出功率对应2个可能的外电阻R 1和R 2,且(二)“串反并同”定则:在外电路为混联的闭合电路中,讨论因某一电阻发生变化引起电路中各参量的变化时,可采用以下简单的方法:“串反并同”,当某一电阻发生变化时,与它串联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相反的变化;与它并联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相同的变化。
闭合电路的欧姆定律
闭合电路动态分析
在如图所示的电路中,将开关S由 断开变为闭合后,分析流经各个 电阻的电流及它们两端电压的变 化。电源的电动势及内阻不变。
R1
S
R2 R3
E r R4
闭合电路动态分析
A
R
R
在如图所示的电路中,将电阻R0 的滑片向下滑,分析电压表与电
V
R0
流表示数的变化。电源的电动势
及内阻不变。
R
R
外电阻越大,电流越小,外电压越大; 效率越大。
输出功率最大时:
当R
r时,I
E 2r
,U
E 2
,P出
E2 4r
;
50%
常见几种功率的分析
当滑动变阻器的滑片P左右滑动 时,分析电源输出功率,R1的 功率,R2的功率的变化。
R1
R2 P
Er
1、定值电阻功率最大的条件: P=I2R 通过定值电阻的电流最大
当R 时,P出 0;断路
当R
r时,P出
E2 4r
;输出功率最大
三个关系的区别与联系
P出 EI I 2r
所有电路
P出
E r
U
1U 2 r
所有电路
P出
E2 (R r)2
4r
R
纯电阻电路
在纯电阻电路中,三个特殊状态的联系:
当R
0时,I
E r
,U
0,P出
0;
短路
当R 时,I 0,U E,P出 0; 断路
3、规律: 当U 0时,P出 0; 短路
当U E时,P出 0; 断路
当U
E 2
时,P出
E2 4r
;输出功率最大
三、输出功率与电阻关系 P出 — R
高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律
高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律:公式:rR EI +=;变式:)(r R I E +=;内外U U E +=;Ir E U -=;高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律R1R 2A1ErS示数为I1=0.20A;当开关S扳到位置2时,电流表的示数为I2=0.30A,求电源的电动势和内电阻.举一反三:1、在例1的基础上,如果没有电流表,只有电压表,如何设计求电源的电动势和内阻。
二、路端电压与负载的关系1、路端电压U:就是外电压;2、负载R:电路中消耗电能的元件称为负载;3、路端电压U与负载R的关系UIO12Ir E U -= rR EI +=①当R 增大时,I 减小,所以外电压U 增大; ②当R 减小时,I 增大,所以外电压U 减小; 4、路端电压U 与电流I 的关系图象 (1)图象的截距(如图所示):①外电路断路时,即R →∞时,I=0,Ir=0,外U =E ,即直线在纵坐标上的截距表示电源的电动势E ; ②外电路短路时,即R=0,I=rE(称为短路电流),外U =0,即直线在横坐标上的截距表示为短路电流I 短。
(2)直线的斜率: 由短短得I Er r E I ==,所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻,即IUr ∆∆=,直线的斜率绝对值越大,内阻r 越大。
注意:θtan ≠r ,因为对于同一个电源,坐标标度不同,θ不同。
例1、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r 1和r 2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I 和路端电压U 的关系如图所示,可以判定( )A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等B.E 1>E 2,r 1>r 2C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等D.E 1>E 2,r 1<r 2举一反三:1、如图所示,在同一坐标系中画出a 、b 、c 三个电源的U 一I 图象,其中a 和c 的图象平行,下列说法中正确的是 ( )A . Ea<Eb ,ra=rbB . Eb=Ec ,rc>rbC . Ea<Ec ,ra=rcD . Eb<Ec ,rb=rc三、闭合电路的电源的功率和效率1.电源的总功率:P 总=EI =IU 外+IU 内=P 出+P 内.若外电路是纯电阻电路,则有P 总=I 2(R +r)=E 2R +r.2.电源内部消耗的功率:P 内=I 2r =U 内I =P 总-P 出. 3.电源的输出功率:P 出=UI =EI -I 2r =P 总-P 内.若外电路是纯电阻电路,则有 P 出=I 2R =E 2R (R +r )2=E 2(R -r )2R +4r.由上式可以看出(1)当R =r 时,电源的输出功率最大为Pm =E 24r . (2)当R>r 时,随着R 的增大输出功率越来越小. (3)当R<r 时,随着R 的增大输出功率越来越大.(4)当P 出<Pm 时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2,且R 1·R 2=r 2. (5)P 出与R 的关系如图所示.4.电源的效率η=P 出P 总×100%=U E ×100%=R R +r×100%=11+r R ×100%因此R 越大,η越大;当R =r ,电源有最大输出功率时,效率仅为50%.η-R 图象如图所示.例1、 如图所示,电源电动势E =3 V ,内阻r =3 Ω,定值电阻R 1=1 Ω,滑动变阻器R 2的最大阻值为10 Ω,求:(1)当滑动变阻器的阻值R 2为多大时,电阻R 1消耗的功率最大?电阻R 1消耗的最大功率是多少?(2)当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?变阻器消耗的最大功率是多少?(3)当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?电源输出的最大功率是多少?(4)三种情况下,电源的效率分别为多大?ErRs举一反三:1、如图所示的电路中,R 为电阻箱,V 为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时, 电压读数为U 1=4V;当电阻箱读数为R 2=5Ω时,电压表读数为U 2=5V, 求: (1)电源的电动势E 和内阻r.(2)当电阻箱R 读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm 为多少?四、闭合电路的动态分析根据闭合电路的欧姆定律和串联、并联电路的特点来分析电路中某电阻变化引起整个电路中各部分电学量的变化情况,常见的方法有:1.程序法:部分→整体→部分.(2)判定总电阻变化情况的规律①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小).②若开关的通、断使串联的用电器增多时,电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多时,电路的总电阻减小.2.直观法任一电阻阻值增大,必引起该电阻中电流的减小和该电阻两端电压的增大. 3.“并同串反”规律所谓“并同”,即某一电阻增大时,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,反之则减小.所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端的电压、电功率都将减小,反之则增大.即 }U 串↓I 串↓P 串↓←R ↑→{ U 并↑I 并↑P 并↑4.极限法即因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.例1、如图所示电路,电源内阻不可忽略.开关S闭合后,在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中()A.电压表与电流表的示数都减小B.电压表与电流表的示数都增大C.电压表的示数增大,电流表的示数减小D.电压表的示数减小,电流表的示数增大举一反三:1、在如图所示的电路中,R1=10 Ω,R2=20 Ω,滑动变阻器R的阻值为0~50Ω,当滑动触头P由a向b滑动的过程中,灯泡L的亮度变化情况是()A.逐渐变亮B.逐渐变暗C.先变亮后变暗D.先变暗后变亮五、含电容器电路问题的分析:分析和计算含有电容器的直流电流时,要注意以下几点:(1)电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端电压.电容器稳定时,相当于此处电路断路.(2)当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等.(3)电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高,电容将充电;反之,电容器将对与它并联的电路放电.例1、如图所示,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=7.5 Ω,电容器的电容C=4 μF.开关S原来断开,现在合上开关S到电路稳定,试问这一过程中通过电流表的电荷量是多少?举一反三R2C s2s1ER1高二物理选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律流过电阻R1、R2的电流方向,以下判断正确的是( )A、若只断开S1,流过R1的电流方向为自左向右B、若只断开S1,流过R1的电流方向为自右向左C、若只断开S2,流过R2的电流方向为自左向右D、若只断开S2,流过R2的电流方向为自右向左2、如图,E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.电池内阻可忽略.(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.(2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.R1R2高二物理选修3-1第二章第7节闭合电路的欧姆定律EC s六、电路故障分析:电路故障一般是短路或断路,常见的情况有:导线断芯,灯泡断丝、灯座短路、变阻器内部断路、接触不良等现象.检查故障的基本方法有两种:1.电压表检测方法:如果电压表示数为0,说明电压表上无电流通过,则可能在并联路段之外有断路,或并联路段内有短路.如果电压表有示数,说明电压表上有电流通过,则在并联路段之外无断路,或并联路段内无短路.2.用多用电表的欧姆挡检测要对检测的电路切断电源,逐一使元件脱离原电路(或对某段电路检测)后测量是通路还是断路便可找到故障所在.例1、用电压表检查如图所示电路中的故障,测得U ad=5.0 V,U cd=0 V,U bc=0 V,U ab=5.0 V,则此故障可能是()A.L断路B.R断路C.R′断路D.S断路R 1R 2R 3SErR 123SE r举一反三:1、如图所示的电路中,电源电动势为6V,当开关接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab=6V, Uad=0V, Ucd=6V, 由此可以判定 ( )A 、L1和L2 的灯丝都烧断了B 、L1的灯丝烧断C 、L2的灯丝烧断D 、变阻器R 断路2、如图所示的电路中,开关S 闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障 ( )A 、R1短路B 、R2短路C 、R3短路D 、R1断路闭合电路的欧姆定律习题1.如图所示为“热得快”热水器的电路图和示意图.现接通电源,发现该热水器没有发热,并且热水器上的指示灯也不亮,现用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220 V,指示灯两端的电压为220V.那么该热水器的故障在于( )A.连接热水器和电源之间的导线断开B.连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路C.电阻丝熔断,同时指示灯烧毁D.同时发生了以上各种情况2.如图所示,E为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3为定值电阻,S、S为开关,与分别为电压表和电流表.初始时,S与S均闭合,现将S断开,则( )A.的读数变大,的读数变小B.的读数变大,的读数变大C.的读数变小,的读数变小D.的读数变小,的读数变大3.如图所示的电路中,电源电动势E=6 V,内阻r=1 Ω,电阻R1=6 Ω,R2=5 Ω,R3=3 Ω,电容器的电容C=2×10-5 F.若将开关S闭合,电路稳定时通过R2的电流为I;断开开关S后,通过R1的电荷量为q.则( )A.I=0.75 AB.I=0.5 AC.q=2×10-5 CD.q=1×10-5 C4.如图所示,直线A是电源的路端电压和电流的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压与电流的关系图线,若将这两个电阻分别接到该电源上,则( )A.R1接在电源上时,电源的效率高B.R2接在电源上时,电源的效率高C.R1接在电源上时,电源的输出功率大D.电源的输出功率一样大5.如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.则该电路可能是下图中的( )6.某同学将一直流电源的总功率PE 、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标系中,如图中的a、b、c所示.以下判断错误的是( )A.直线a表示电源的总功率B.曲线c表示电源的输出功率C.电源的电动势E=3 V,内电阻r=1 ΩD.电源的最大输出功率Pm=9 W7.在某控制电路中,需要连成如图所示的电路,主要由电动势为E 、内阻为r 的电源与定值电阻R 1、R 2及电位器(滑动变阻器)R 连接而成,L 1、L 2是红绿两个指示灯,当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时,下列说法中正确的是( )A .L 1、L 2两个指示灯都变亮B .L 1、L 2两个指示灯都变暗C .L 1变亮,L 2变暗D .L 1变暗,L 2变亮8.如图所示电路中,电源电动势E 恒定,内阻r =1 Ω,定值电阻R 3=5 Ω.当开关K 断开与闭合时,ab 段电路消耗的电功率相等.则以下说法中正确的是( )A .电阻R 1、R 2可能分别为4 Ω、5 ΩB .电阻R 1、R 2可能分别为3 Ω、6 ΩC .开关K 断开时电压表的示数一定小于K 闭合时的示数D .开关K 断开与闭合时,电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6 Ω9.如图甲所示为某一小灯泡的U -I 图线,现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4 Ω的定值电阻R 串联,接在内阻为1 Ω、电动势为5 V 的电源两端,如图乙所示,则( )A .若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WB .若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ,此时每盏小灯泡的电功率为0.6 WC.若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.26 W D.若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A,此时每盏小灯泡的电功率为0.4 W10.在如图所示的电路中,R1=2 Ω,R2=R3=4 Ω,当开关K接a时,R2上消耗的电功率为4 W,当开关K接b时,电压表示数为4.5 V,试求:(1)开关K接a时,通过电源的电流和电源两端的电压;(2)开关K接b时,电源的电动势和内电阻;(3)开关K接c时,通过R2的电流.闭合电路欧姆定律1.C 2.B 3.AD 4.A 5.B6.D [电源的总功率为P E =EI ,电源的输出功率为P R =EI -I 2r ,电源内部的发热功率P r =I 2r ,所以直线a 表示电源的总功率,选项A 正确;曲线b 表示电源内部的发热功率,曲线c 表示电源的输出功率,选项B 正确;直线a 的斜率表示电动势E ,解得E =3 V ,由曲线b 上某点坐标可得电源内阻为1 Ω,选项C 正确;当外电路电阻等于电源内阻时,电源输出功率最大,Pm =E24r=2.25 W ,对应曲线c 的最高点,选项D 错误.]7.B [当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a 端时,电位器接入电路的电阻减小,根据串并联电路特点可知电路中总电阻减小,由闭合电路欧姆定律可得干路电流增大,内阻分担电压增大,路端电压减小,L 1灯变暗,通过其电流减小;由U 1=I 2R 1及I 2=I -I 1可知R 1分担电压增大,L 2及R 2两端电压减小,L 2功率减小而变暗,选项B 正确.]8.AD [将R 3和电源串联在一起看做等效电源,则该等效电源的电动势为E ,等效内阻为r ′=r +R 3,K 闭合时,两电表的示数分别为:U =R 1E R 1+r ′,I =E R 1+r ′.当K 断开时,两电表的示数分别为:U ′=R 1+R 2E R 1+R 2+r ′,I ′=ER 1+R 2+r ′.又U ′=E 1+r ′R 1+R 2>U =E1+r ′R 1,故选项C 错.由以上各式可得:U ′-UI -I ′=r ′,故D 选项正确.据题意,UI =U ′I ′,代入解得:R 1(R 1+R 2)=r ′2,显然A 选项正确,B 选项错误.]9.B [若通过每盏小灯泡的电流强度为0.2 A ,则电源输出电流为I =0.4 A ,由闭合电路欧姆定律计算得此时小灯泡两端电压为U =E -I(R +r)=3 V .由题图甲可知小灯泡的电流强度为0.2 A 时小灯泡两端电压仅为1.3 V ,显然通过每盏小灯泡的电流强度不可能为0.2 A ,A 、C 错误;若通过每盏小灯泡的电流强度为0.3 A ,由题图甲可知小灯泡两端电压为2.0 V ,电阻R 和内阻r 上的电压为3.0 V ,此时每盏小灯泡的电功率为P =UI =0.6 W ,B 正确、D 错误.]10.(1)1 A 4 V (2)6 V 2 Ω (3)0.5 A解析 (1)K 接a 时,R 1被短路,外电阻为R 2,根据电功率公式可得 通过电源的电流I 1=PR 2=1 A , 电源两端的电压U 1= PR 2=4 V. (2)K 接a 时,有E =U 1+I 1r =4+r ,① K 接b 时,R 1和R 2串联,R 外′=R 1+R 2=6 Ω, 通过电源的电流I 2=U 2R 1+R 2=0.75 A ,高二物理选修3-1 第二章第7节闭合电路的欧姆定律21 / 21 这时有:E =U 2+I 2r =4.5+0.75r.②联立①②式得:E =6 V ,r =2 Ω.(3)K 接c 时,R 总=R 1+r +R 23=6 Ω,总电流I 3=E/R 总=1 A ,通过R 2的电流I ′=12I 3=0.5 A. 易错点评1.在第6题中,由于考生对各个功率的表达式不清晰,或不能把各功率的表达式与各个图象对应起来,不能理解图象的交点,最值的意义,导致无从下手解题.2.对于第7题,有关闭合电路动态分析的问题,错误主要有两个方面:①不能按正常程序进行分析,凭想当然去做题.②不根据闭合电路欧姆定律进行定量分析与计算,导致错误.3.在10题中,清楚电键K 接a 、b 、c 时的等效电路,明确各电阻间的串并联关系是解题成功的关键.。
高中物理人教版选修3-1 第二章 第7节 闭合电路的欧姆定律 教案2
(1)实验探究
两端的电压。任务 2
教师:同学们看一看我们面前有哪些实验器材,可不可以用它们来设计一个手电 筒电路,更好的揭开其中的奥秘。
拔掉灯泡测量电源 两端的电压。
(学生实验)下面请同学们以 4 人为一小组,设计一个手电筒电路。任务 1 测量 小灯泡两端的电压。任务 2 拔掉灯泡测量电源两端的电压。
概 题并寻找解决问题的途径上。本节课的教学流程,旨在通过学生的亲身实践和体验,实现掌
握知识、培养能力、体验成功的最终目标。 2.通过实验探究来发现和掌握规律,“观察现象、发现问题,进行猜想、实验验证、得
出结论、讨论交流、评估归纳”教学思路是贯穿整个课堂的一条主线。本节课一开始,利用 学生对日常生活的看法与手电筒的演示实验之间的矛盾巧设“悬念”,使他们的心理经历了一 次主观意识与现实规律的强烈碰撞,迅速点燃求知欲望的火焰,自然而然地进入主动学习的
述 “角色”。通过学生实验和演示不断地开启学生思维的“大门”,他们时而全神贯注,时而心 领神会,在一系列“观察现象、发现问题,进行猜想、实验验证、得出结论、讨论交流、评 估归纳”的过程中,整节课学生不停的产生问题,不停地想办法解决问题,最后从实验中得 出结论,使科学的物理规律在脑海里扎下了深深的根。 3.本节课通过了实验探究和理论推导两种方法推出了闭合电路欧姆定律的表达式,使理 论与实验达到了完美的结合,教学中特意设计了一个鱼缸式电源来调动学生的学习积极性, 更加深刻的掌握结论,同时也提高了学生学习物理的兴趣。
自制鱼缸式电源、手电筒、电压表、电键、导线若干、干电池、投影仪、多媒体电脑
教学活动
学生活动
(一)引入新课
课前自动播放几幅优美的山水画面,同时播放音乐莫翰«我的故乡»。
教师:在上课前我们欣赏了几幅图片,山清水秀,景色非常优美,我告诉大家这 就是我的家乡,可是在我童年时代,家中就缺少一样东西,大家可告诉我是什么吗?
2024-2025版高中物理第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律教案新人教版选修3-1
教学方法/手段/资源:
-讲授法:教师通过详细讲解,帮助学生理解闭合电路的欧姆定律知识点。
-实践活动法:教师设计实践活动,让学生在实践中掌握闭合电路的欧姆定律技能。
-合作学习法:学生通过小组讨论等活动,培养团队合作意识和沟通能力。
作用与目的:
-学生可以尝试阅读一些与电路设计相关的书籍,如《电子电路基础》、《电路设计与仿真》等,提升自己的电路设计能力。
-学生可以参与一些在线的科学讨论组,与其他学生或专业人士交流关于闭合电路的欧姆定律的问题,互相学习和进步。
-学生可以利用课余时间,自己设计一些简单的电路实验,如制作一个简单的串联电路或并联电路,观察电流和电压的变化,验证欧姆定律。
-帮助学生深入理解闭合电路的欧姆定律知识点,掌握相关技能。
-通过实践活动,培养学生的动手能力和解决问题的能力。
-通过合作学习,培养学生的团队合作意识和沟通能力。
3.课后拓展应用
教师活动:
-布置作业:教师根据闭合电路的欧姆定律课题,布置适量的课后作业,巩固学习效果。
-提供拓展资源:教师提供与闭合电路的欧姆定律课题相关的拓展资源,如书籍、网站、视频等,供学生进一步学习。
3.实验法:教师将引导学生参与实验,通过测量电路中的电流、电压、电阻等物理量,让学生亲身感受电流、电压、电阻之间的关系,从而加深对闭合电路的欧姆定律的理解。
教学手段:
1.多媒体设备:教师将利用多媒体设备,如PPT、视频等,展示电路图、实验现象等,让学生更直观的理解闭合电路的欧姆定律,提高学生的学习兴趣。
教师活动:
-发布预习任务:教师通过在线平台或班级微信群,发布预习资料,如PPT、视频、文档等,明确预习目标和要求。
闭合电路的欧姆定律
例1.在如图1所示的电路中,R1=14.0Ω, R2=9.0Ω,当开关S扳到位置1时,电流表 的示数为I1=0.20A;当开关S板到位置2时, 电流表的示数为I2=0.30A,求电源的电动 势和内电阻。
3、闭合电路欧姆定律内容:
注:
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,
总 内
P总 E R r
(最后一个等号只适用于纯电阻电路)
电源的输出功率
ER ER E P 2 R r 4Rr 4r
当内外电阻相等时, 电源的输出出
Pm
R
E Pm 4r
2
O
r
例1.已知如图,E =6V,r =4Ω ,R1=2Ω , R2的阻值变化范围是0-10Ω 。求:①电 源的最大输出功率;②R1上消耗的最大 功率;③R2上消耗的最大功率。
闭合电路欧姆定律
一、闭合电路欧姆定律
在外电路中,正电荷在电场力的作用下由正 极移向负极,电势降低,降低多少,负载 两端就有多少电压。 内电路中:非静电力把正电荷由负极移到正 极。
2、闭合电路欧姆定律推导;
设电源的电动势为E,外电路电阻为R,内电路 电阻为r,闭合电路电流为I,在时间t内, 1)外电路中电能转化成的内能为Q外=I2Rt 2)内电路中电能转化成的内能为Q内=I2rt 3)非静电力做功: W=Eq=EIt 由能量守恒定律可知:W=Q外+Q内 即 EIt=IRt+Irt 所以有E=IR+Ir 变形得I=E/(R+r)
1)IR=U外是外电路上总的电势降落,习惯 叫做路端电压 2)Ir=U内则是内电路的电势降落 即E=U外+U内
则电动势等于内外电路电势降落之和
人教版物理选修3-1 2.7《闭合电路的欧姆定律》
A.2A
B.8A
C.50A
D.58A
第二章 7
解析:只接通 S1 时,由闭合电路欧姆定律得: E=U+Ir=12V+10×0.05V=12.5V, R 灯=UI =1120Ω=1.2Ω,再接通 S2 后,流过电动机的电流为: I 电动机=E-Ir′R灯-I′=12.5-0.085×1.2A-8A=50A, 故选项 C 正确。 答案:C
第二章 7 闭合电路的欧姆定律
如图是闭合电路中电势升降的一个比喻。图中儿童滑梯两 端的高度差相当于内、外电阻两端的电势差。电源就像升降 机,升降机举起的高度相当于电源的电动势。根据此比喻请探 究一下,闭合电路中电流与电动势、电阻有什么关系?
第二章 7
闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路组成 (1)外电路:电源__外____部由用电器和导线组成的电路,在 外电路中,沿电流方向电势__降__低____。 (2)内电路:电源___内_____部的电路,在内电路中,沿电流 方向电势__升__高___。
第二章 7
图象分析 R<r 时,R 越大,P 出越大 R>r 时,R 越大,P 出 越小 R=r 时,P 出=E4r2,为最大值
第二章 7
[ 特 别 提 醒 ](1) 当 电 源 输 出 功 率 最 大 时 , 机 械 效 率 η = 50%。当R→∞时,η→100%,但此时P出→0,无实际意义。
第二章 7
(3)特殊值法与极限法:指因滑动变阻器滑片滑动引起电路 变化的问题,可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨 论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
[特别提醒](1)在闭合电路中,任何一个电阻的增大(或减 小),都将引起电路总电阻的增大(或减小),该电阻两端的电压 一定会增大(或减小)。
物理选修3-1·2.7闭合电路欧姆定律
思考问题
教材61页“说一说”:我们可能有这样的经验:傍晚用电多 的时候,灯光发暗,而当夜深人静时,灯光特别亮。又如,在 插上电炉、电暖气等功率大的电器时,灯光会发暗,拔掉后灯 光马上又亮起来。在一些供电质量不太好的地区尤其是这样。 试着解释这种现象?
E I Rr
U E Ir
输电线的电阻
2. 如图所示,在同一坐标系中画出a、b、c三个电源的U一I图象, 其中a 和c的图象平行,下列说法中正确的是 ( )C A. Ea<Eb,ra=rb B. Eb=Ec,rc>rb C. Ea<Ec,ra=rc D. Eb<Ec,rb=rc
U b
c
a
0 I
3.一个电源接8Ω电阻时,通过电源的电流为 0.15A,接13Ω电阻时,通过电源的电流为 0.10A,求电源的电动势和内阻。
当堂检测
1.关于电动势,下面的说法正确的是:( CD) A. 电源的电动势等于电源没有接入电路时,两极间 的电压,所以当 电源接入电路时,电动势将发生改变。 B. 闭合电路时,并联在电源两端的电压表的示数就是电源的电动势 C. 电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的大 小的物理量 D. 在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电路上电压之和。
1、内容:闭合电路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。 2、表达式:
E I Rr
E=U外+U内
3、适用条件:纯电阻电路
三、路端电压和电流的关系 1、公式:U=E—Ir
2、图像:
纵截距表示:电动势 横截距表示:短路电流 斜率绝对值表示:电源内阻
作业布置
必做:教材63页第3、4两题
选做:非常学案47页随堂达标检测
人教版高中物理选修3-1第二章2.7闭合电路欧姆定律 (共18张PPT)
第7节 闭合电路欧姆定律
1、什么是电源?
知识回顾
把其它形式的能转换成电能的装置。
2、电源电动势的概念?物理意义? (1)意义:电动势表示电源将其他形式的
能转化为电能本领。
(2)定义:在电源内部非静电力把单位正 电荷从电源的负极移到正极所做的功。
定义式: E = W q
非静电力做功: W=Eq
O2 4
6 I/A
课堂训练
5、
AC
例.有两节电池, 电动势分别为E1和E2, 内电阻分别为r1和r2.将它们分别与外电 阻连成闭合电路,其外电路的电流I和路
端电压U的关系如图,可以判定( AB )
A.图象交点所示状态, U 两电路的外电阻相等 1
B.E1>E2,r1>r2
2
C.图象交点所示状态,
少?
s
E=1.5V r=0.2Ω
R
V
E、r
例、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 s
R1
E = 3V r = 1Ω
2 R2
A
E、r
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。努力,终会有所收获,功夫不负有心人。以铜为镜,可以正衣冠;以古为镜,可以知兴替;以人为镜,可以明得失。前进的路上 照自己的不足,学习更多东西,更进一步。穷则独善其身,达则兼济天下。现代社会,有很多人,钻进钱眼,不惜违法乱纪;做人,穷,也要穷的有骨气!古之立大 之才,亦必有坚忍不拔之志。想干成大事,除了勤于修炼才华和能力,更重要的是要能坚持下来。士不可以不弘毅,任重而道远。仁以为己任,不亦重乎?死而后已, 理想,脚下的路再远,也不会迷失方向。太上有立德,其次有立功,其次有立言,虽久不废,此谓不朽。任何事业,学业的基础,都要以自身品德的修炼为根基。饭 而枕之,乐亦在其中矣。不义而富且贵,于我如浮云。财富如浮云,生不带来,死不带去,真正留下的,是我们对这个世界的贡献。英雄者,胸怀大志,腹有良策, 吞吐天地之志者也英雄气概,威压八万里,体恤弱小,善德加身。老当益壮,宁移白首之心;穷且益坚,不坠青云之志老去的只是身体,心灵可以永远保持丰盛。乐 其乐;忧民之忧者,民亦忧其忧。做领导,要能体恤下属,一味打压,尽失民心。勿以恶小而为之,勿以善小而不为。越是微小的事情,越见品质。学而不知道,与 行,与不知同。知行合一,方可成就事业。以家为家,以乡为乡,以国为国,以天下为天下。若是天下人都能互相体谅,纷扰世事可以停歇。志不强者智不达,言不 越高,所需要的能力越强,相应的,逼迫自己所学的,也就越多。臣心一片磁针石,不指南方不肯休。忠心,也是很多现代人缺乏的精神。吾日三省乎吾身。为人谋 交而不信乎?传不习乎?若人人皆每日反省自身,世间又会多出多少君子。人人好公,则天下太平;人人营私,则天下大乱。给世界和身边人,多一点宽容,多一份担 为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平。立千古大志,乃是圣人也。丹青不知老将至,贫贱于我如浮云。淡看世间事,心情如浮云天行健,君子以自强不息。地 载物。君子,生在世间,当靠自己拼搏奋斗。博学之,审问之,慎思之,明辨之,笃行之。进学之道,一步步逼近真相,逼近更高。百学须先立志。天下大事,不立 川,有容乃大;壁立千仞,无欲则刚做人,心胸要宽广。其身正,不令而行;其身不正,虽令不从。身心端正,方可知行合一。子曰:“知者不惑,仁者不忧,勇者不 进者,不会把时间耗费在负性情绪上。好学近乎知,力行近乎仁,知耻近乎勇。力行善事,有羞耻之心,方可成君子。操千曲尔后晓声,观千剑尔后识器做学问和学 次的练习。第一个青春是上帝给的;第二个的青春是靠自己努力当眼泪流尽的时候,留下的应该是坚强。人总是珍惜未得到的,而遗忘了所拥有的。谁伤害过你,谁 要。重要的是谁让你重现笑容。幸运并非没有恐惧和烦恼;厄运并非没有安慰与希望。你不要一直不满人家,你应该一直检讨自己才对。不满人家,是苦了你自己。 久的一个人,而是心里没有了任何期望。要铭记在心;每一天都是一年中最完美的日子。只因幸福只是一个过往,沉溺在幸福中的人;一直不知道幸福却很短暂。一 看他贡献什么,而不应当看他取得什么。做个明媚的女子。不倾国,不倾城,只倾其所有过的生活。生活就是生下来,活下去。人生最美的是过程,最难的是相知, 幸福的是真爱,最后悔的是错过。两个人在一起能过就好好过!不能过就麻利点分开。当一个人真正觉悟的一刻,他放下追寻外在世界的财富,而开始追寻他内心世 若软弱就是自己最大的敌人。日出东海落西山,愁也一天,喜也一天。遇事不转牛角尖,人也舒坦,心也舒坦。乌云总会被驱散的,即使它笼罩了整个地球。心态便 明灯,可以照亮整个世界。生活不是单行线,一条路走不通,你可以转弯。给我一场车祸。要么失忆。要么死。有些人说:我爱你、又不是说我只爱你一个。生命太 了明天不一定能得到。删掉了关于你的一切,唯独删不掉关于你的回忆。任何事都是有可能的。所以别放弃,相信自己,你可以做到的。、相信自己,坚信自己的目 受不了的磨难与挫折,不断去努力、去奋斗,成功最终就会是你的!既然爱,为什么不说出口,有些东西失去了,就在也回不来了!对于人来说,问心无愧是最舒服 表明他人的成功,被人嫉妒,表明自己成功。在人之上,要把人当人;在人之下,要把自己当人。人不怕卑微,就怕失去希望,期待明天,期待阳光,人就会从卑微 存梦想去拥抱蓝天。成功需要成本,时间也是一种成本,对时间的珍惜就是对成本的节约。人只要不失去方向,就不会失去自己。过去的习惯,决定今天的你,所以 定你今天的一败涂地。让我记起容易,但让我忘记我怕我是做不到。不要跟一个人和他议论同一个圈子里的人,不管你认为他有多可靠。想象困难做出的反应,不是 而是面对它们,同它们打交道,以一种进取的和明智的方式同它们奋斗。他不爱你,你为他挡一百颗子弹也没用。坐在电脑前,不知道做什么,却又不想关掉它。做 让时间帮你决定。如果还是无法决定,做了再说。宁愿犯错,不留遗憾。发现者,尤其是一个初出茅庐的年轻发现者,需要勇气才能无视他人的冷漠和怀疑,才能坚 并把研究继续下去。我的本质不是我的意志的结果,相反,我的意�
人教版高中物理选修3-1 2.7闭合电路欧姆定律(共28张PPT)
r+R2
R2
四、闭合电路中的功率计算
EI U 外I U内I
P内 U 内 I I 2 r
1、电源的工作效率 P出 100% U外 100%
P总
E
纯电阻电路:
I
I 2R 2(R
r)
100 %
R 100% Rr
1 1
r
100%
R
结论:电源的效率随外电阻的增大而增大
2、纯电阻电路,电源输出功率
(2)R=1.5Ω时,电源输出的功率最大,为0.5W (3)R=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大。Pm=0.4W
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P
P IU I 2R
E2R
PM
(R r)2
E2 (R r)2
4r
R
当R=r时,
PM=
E2 4r
0
R=r
R
电源的输出功率最 大时,其效率只有50%
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P R1 R2
例2、在如图(a)所示的电路中,R1为定值电阻,R2 为滑动变阻器。闭合电键S,将滑动变阻器的滑动 触头P从最左端滑到最右端的过程中,电压表(内阻 极大)的示数与电流表示数的关系图线如图(b)所示。
则( ) D
A、电源电动势为4V B、电源内阻为10Ω C、定值电阻R1阻值为10Ω D、滑动变阻器R2的最大阻值为20Ω
闭合电路的欧姆定律
闭合电路的欧姆定律【知识点归纳】(一)、闭合电路的欧姆定律:1、闭合电路的欧姆定律的内容:(1)闭合电路里的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。
公式:I = rR E + ; (2)从闭合电路欧姆定律中,还可导出电路功率的表达式: EI = U I + U'I = I 2R + I 2r 。
(3)、定律的适用条件:外电路为纯电阻电路。
2、闭合电路欧姆定律的应用:路端电压变化的讨论:(1)当R 增大时,I 减小,U'=I r 减小,U 增大;当R ∞时,I = 0 ,U =E (最大);0 时 ,I = rE ,U = 0 ; (2)当R 减小时,U 减小,当R 3、闭合电路欧姆定律的应用(二)应用闭合电路的欧姆定律分析电路中有关电压、电流、电功率的方法;(1)分析电路中的电压、电流、电阻时,一般先由闭合电路欧姆定律确定电路的总电流、路端电压,再结合部分电路的欧姆定律分析各部分电路的参数。
(2)分析电源的电动势、内电阻时,可将(1)中的分析顺序逆进行。
(3)分析电路的功率(或能量)时可用公式EI = U I + U'I = I 2R + I 2r其中EI 为电源的总功率(或消耗功率),U I= I 2R 为电源的输出功率(或外电路的消耗功率);U'I= I 2r 为电源内部损耗功率,要注意区分。
【案例分析】一、 判断灯的亮暗例1、 四个灯泡连接如图所示,当电键S 2断开、S 1接通a 点时,灯泡L 1最亮,L 2和L 4最暗且亮度相同,当电键S 2闭合、S 1接通b 点时,下例亮度分析正确的是( )A. 灯泡L 1最亮,L 4最暗B. 灯泡L 2最亮,L 3最暗C. 灯泡L 3最亮,L 1最暗D.灯泡L 4最亮,L 1最暗二、 电压表和电流表示数的变化例2、 如图所示是一火警报警系统的部分电路示意图,其中R 2为用半导体正热敏材料制成的,电流表为值班室的显示器,a 、b 之间接报警器,当传感器R 2所在处出现火情时,显示器中的电流I 和报警器两端的电压U 的变化情况是( )A 、I 变大,U 变大B 、I 变小,U 变小C 、I 变小,U 变大D 、I 变大,U 变小例3、 如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑动触片向 b 端移动时:A.伏特表 V 和安培表A 的读数都减小B.伏特表V 和安培表A 的读数都增大C.伏特表V 的读数增大,安培表A 的读数减小D.伏特表V 的读数减小,安培表A 的读数增大三、判断电路的故障例4、如图所示的电路中,灯泡LA和L B都是正常发光的,忽然灯泡L B比原来变暗了些,而灯泡L A比原来变亮了些,试判断电路中什么地方出现了断路故障(设只有一处出了故障)。
闭合电路的欧姆定律
纯电阻电路: 用电器均为电阻,即消耗的电能均 用于发热。
电势高
a
b
电势低
在外电路中,沿电流方向电势降低。
P
电源为干电池
a
b
化学能转化为电能
A
PCDB源自h∝ΦQ =I Rt
外
2
Q =I rt
内
2
消耗的电能
I
W=Eq=EIt
产生的电能
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。(能量守恒)
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻
r E / I短
总结
闭合电路欧姆定律:闭合电路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=IR+Ir
E I= R+r E=U +U U=E-Ir
外
U
断 路 短 路
I短 I
E
内
θ O
谢谢!
W=Q +Q
外
内
EIt= I Rt+ I rt
2
2
E=IR+Ir
E=IR+Ir
E I= R +r
I
I与E成正比
I与R+r成反比
闭合电路欧姆定律:闭合电路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=IR+Ir
路端电压
I
E=U +U
外
内
A
电动势等于内外电路电势 降落之和。
C D B
短路
外电阻R=0,此时电流 I=E/r。因 r 一般 很小,所以I会很大。电 流过大会烧坏电源,甚 至引起火灾。因此,绝 不允许将电源两端用导 线直接连接在一起。
【高二】第7节 闭合电路的欧姆定律
【高二】第7节闭合电路的欧姆定律要点一闭合电路欧姆定律的相关问题1.闭合电路欧姆定律的推导设一个闭合电路中,电源电动势为e,内阻为r,内电路电压为u内,外电路电阻为r,路端电压为u外,电路电流为i,则E=u内+u外①根据欧姆定律知:u外=ir②U=IR③由①②③式解得i=er+r可以看出,闭合电路的电流与电源的电动势成正比,与内部电路和外部电路的电阻之和成反比。
这是闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路的欧姆定律表达式:i=er+r.闭合电路欧姆定律的变化:e=IR+IR或e=uor+IR或uor=e-IRe=ir+ir只适用于外电路为纯电阻的闭合电路.e=u外+ir或u外=e-ir既适用于外电路为纯电阻的闭合电路,也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路.(2)在电源的两极之间连接电压表测量的电压U指的是终端电压,而不是内部电路两端的电压或电源的电动势,因此U在外部(3)当电源没有接入电路时,因无电流通过内电路,所以u内=0,故此时e=u外,即电源电动势等于电源没有接入电路时的路端电压.这提供了测e的一种方法.2.端子电压U和外部电阻R之间的关系对一定电源、电流、路端电压、内电压随外电路电阻的改变而改变,变化情况如下(“↑”表示增加,“↓”表示减少):当外部电路断开时,r=∞, IR=0,u=e,这是直接测量法测量电动势的基础当外电路短路时,r=0,i=er(称为短路电流),u外=0.由于通常的电源内阻很小,短路时会形成很大的电流.这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因.3.端子电压和电流之间的关系(1)由u=e-ir可知,u―i图象是一条斜向下的直线,如图2-7-3所示图2-7-3(2)纵轴的截距等于电源的电动势E;当外部电路短路时,水平轴的截距等于电流I0=Er(3)直线斜率的绝对值等于电源的内阻.即r=ei0=δuδi=tanθθ越大,表明电源的内阻越大.第二点解决闭路问题的一般步骤首先要认清外电路上各元件的串、并联关系,必要时,应进行电路变换,画出等效电路图.解决这一问题的关键是计算总电流I。
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B.电源的输出功率一定逐渐变小 C.电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D.电源的供电效率一定逐渐变小
例2.电路中,电池的电动势为E,内阻为r, 电阻R1、R2和R3阻值相同.开关S闭合,若 将开关S1由位置1切换到2,则( BD ) A.电压表的示数变大 B.电池内部消耗的功率变大 C.总电流变小 D.电池的效率变小 R R
三.电源最大输出功率
E R P IU I R (R r)2
2
2
P PM
E 2 (R r) 4r R
2
0
r
R
E 当R=r时,PM= 4r
2
电源的输出功率最大时,其效率只有50℅.
例1.电源的电动势和内阻都保持一定, 在外电路的电阻逐渐减小的过程中, 下面说法中正确的是( ACD ) A.电源的路端电压一定逐渐变小
2
4.闭合电路中的能量转化
电源 提供 电能
外电路消 耗的能量
内电路消 耗的电能
P总=P外+P内
EI U 外 I U内I
二.电源的工作效率
P 出 P总
U外 E
对纯电阻电路,电源的效率为:
R I R 2 I (R r) Rr
2
1 r 1 R
结论:电源的效率随外电阻的增大而增大
第二章
恒定电流
第7节 闭合电路欧姆定律3
一、闭合电路中的功率
E U 外 U内
由于闭合电路中内、外电路的电流相等,
EI U 外 I U内I
1.电源提供的功率: P EI 总 (电源功率) 2.电源的输出功率: P U I 外 外 (外电路得到的功率) 3.电源内阻上的热功率: P U内I I r 内
0
I/A
例5.如图所示的电路中,电源的电动势为 2V,内阻为0.5Ω, R0为2Ω,变阻器的阻 值变化范围为0-10Ω, 求: (1)变阻器阻值多大时,R0消耗功率最大. (2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的 功率最大.其最大功率为多少?
R0 E r R
R=0, R=2.5Ω时, Pm=1W
例6.如图所示的电路中,R为电阻箱,V为 理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时, 电压读数为U1=4V;当电阻箱读数为 R2=5Ω时,电压表读数为U2=5V, 求: (1)电源的电动势E和内阻r. (2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输 出功率最大?最大值为多少? R
E=6V,r=1Ω R=r时输出功率最大.Pm=9W
E r
V
s
1 3
s
V
R2
1
s1 2
例3.如图所示的电路中,电源的电动势 E=10V,内阻r=0.5Ω,电动机的内阻 R0=1Ω,电阻R1=1.5Ω.电动机正常工作 时,电压表的示数U1=3V,求: (1)电源提供的电功率. (2)电动机消耗的电功率?将电能转化为 机械能的功率? M (3)电源的输出功率?
(1)P电=20W
(2)P电动机=12W,P电~机械=4W (3)P出=18W
R1
V
பைடு நூலகம்
例4.如图所示,直线A为电源的路端电 压U与电流I的关系图线,直线B是电阻R 的两端电压U与电流I的关系图象,用该 电源与电阻R组成闭合电路,电源的输 出功率和电源的效率分别为多少?
U/V
P出=4W η=66.7%
3 2 1
B
P
A 2 4 6