高中高三物理闭合电路的欧姆定律复习课件

反映电路中电场力 做功把电能转化 成为其他形式能 量的情况
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定义式
量度 式
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电动势E
路端电压U
E W q
U W q
W为电源的非静电力 W为电场力把正
把正电荷从电源内 电荷从电源
由负极移到正极所 外部由正极
做的功
移到负极所
做的功
E=IR+Ir=U+U′
U=IR
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电动势E
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2.闭合电路中的能量转化关系
如图所示的甲、乙两个电路中电源电 动势E和内电阻r已知，定值电阻R已知，求 电阻R调至多大时，R上获得的电功率最大 ，其最大值为多少？
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当
R r rR0 时，R上获得的功
r R0
率最大，最大功率为
Pm
E2 4r
4rRr0E2R0.
Rr
外电路是纯电阻的闭合电路）
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4.路端电压（也叫外电压）
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，如图.
（1）路端电压随外电阻变化的情况： R↓→I↑→U↓，反之亦然.
（2）两个特例：
外电路断路：R→∞，
I=0，E=U端；外电路
短路：R=0， I
E r
U， 端=0.
电源的输出功率 PR E 2R r2R 4 Rrr2E 4r2E 4r2， 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如
图所示，而R=r时，电源的输出功率最大
，为
Pm
E2 4r
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③电源内部消耗的功率Pr=I2r
(2)电源的效率：
P PE
U E
R
Rr（最后
一个等号只适用于纯电阻电路）.
输出功率最大时，R=r，η=50%.
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（3）在充放电时，电容器两根引线上 的电流方向总是相同的，所以要根据正 极板电荷变化情况来判断电流方向.
（4）如果变化前后极板带电的电性相 同，那么通过每根引线的电荷量等于始 末状态电容器电荷量的差；如果变化前 后极板带电的电性改变，那么通过每根 引线的电荷量等于始末状态电容器电荷 量之和.
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在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻
器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的
示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2 和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、 ΔU1、ΔU2和ΔU3表示.下列比值正确的是(
)
ACD
A.U1/I不变，ΔU1/ΔI不变 B.U2/I变大，ΔU2/ΔI变大 C.U2/I变大，ΔU2/ΔI不变 D.U3/I变大，ΔU3/ΔI不位电
荷时，电源提供的电能.
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二、闭合电路欧姆定律
1.外电路和内电路：闭合电路由 两部分组成，一部分是电源外部 的电路，叫 外电路；另一部分是电 源内部的电路叫 内电.路
2.内容：闭合电路中的电流强度 跟电源的电动势成正比，跟内、 外电路的电阻之和成反比.
第七章
电路
3 闭合电路的欧姆定律
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一、电源
1.电源：电源是把其他形式的能转化 为电能的装置.在电源内部是其他形式 的能转化为电能，在电源外电路，电 场力做功，电能转化为其他形式的能. 例如，干电池在电池内部是化学能转 化为电能.
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电源的作用：将正电荷经电源内部从负极 移送到正极，维持两极间的电压.完成这一 过程的力是非静电性质的力，它要克服电 源内部的静电力（电场力）做功.
2.电动势E
（1）概念：是表征电源把其他形式的能 转化为电能本领的物理量，其大小由电源 本身的特性决定.同种电源两极间电动势相 同，不同种电源两极间电动势不同.单位是 伏特（V）.
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（2）电动势数值上等于电源没 有接入电路时两极间的电压（电源的 开路电压）；或者等于外电压与内电 压之和，E=U1+U2.如图所示.
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短路：是指电路两点间(或用电器两端)的 电阻趋于零，此时电路两点间无电势降落 ，用电器实际功率为零(即用电器不工作或 灯不亮，但电源易被烧坏).
(2)检查电路故障的常用方法
电压表检查法：当电路中接有电源时，可 以用电压表测量各部分电路上的电压，通 过对测量电压值的分析，就可以确定故障. 在用电压表检查时，一定要注意电压表的 极性正确和量程符合要求.
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5.闭合电路的U-I图象
如图中a为电源的U-I图象；b为外电阻 的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻 接入电路时电路的总电流和路端电压；该 点和原点之间的矩形的面积
表示 输出功率 ；a的斜率的
绝对值表示 电源内阻大小；
b的斜率的绝对值表示 外电阻的大小 ；
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电阻变化相同.
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(2)根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分 析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分电 学量的变化情况，常见方法如下：
①程序法：基本思路是部分→整体→部分，无 论电阻是串联还是并联，只要有一个电阻变大( 或变小)，R总一定变大(或变小)，再由欧姆定律 判断知，I总和U端的变化情况，先确定串联电路 定值电阻两端电压，再根据U端=U1+U2+…判定 并联电路的电压，最后由部分电路欧姆定律判断 各部分物理量的变化情况.
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③极限法：因变阻器滑片滑动引起 电路变化的问题，可将变阻器的滑动 端分别滑至两个极端去讨论.
④特殊值法：对于某些双臂环路问 题，可以代入特殊值去判定，从而找 出结论.
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3.电路中有关电容器的计算.
（1）电容器跟与它并联的用电器的电压 相等.
（2）在计算出电容器的带电量后，必须 同时判定两板的极性，并标在图上.
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4.怎样解答电路故障问题？
(1)常见的故障现象
断路：是指电路两点间(或用电器两端) 的电阻无穷大，此时无电流通过，若电 源正常时，即用电压表两端并联在这段 电路(或用电器)上，指针发生偏转，则 该段电路断路，如电路中只有该一处断 路，整个电路的电势全部降落在该处， 其他各处均无电势降落(电压表不偏转).
线为图象的
渐近线，试
求：
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(1)电源电动势和内电阻；
(2)A、B空载时输出电压的范围；
(3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动 ，A、B两端所接负载的最小电阻为多 大？
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在图甲所示电路中，R1、R2均为定值电 阻，且R1=100Ω，R2的阻值未知，R3是 一滑动变阻器，当其滑键从最左端滑至最
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电流表检查法：当电路中接有电源时，可 以用电流表测量各部分电路上的电流，通 过对测量电流值的分析，就可以确定故障. 在用电流表检查时，一定要注意电流表的 极性正确和量程符合要求.
欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可 以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通 过对测量电阻值的分析，就可以确定故障. 在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源.
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那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多 大时，小球恰能到达A板?此时，电源的 输出功率是多大?(取g=10m/s2)
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(1)
R滑
U滑 I
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(2)电源的输出功率 P出=I2(R+R滑)=23W
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3.电路的分析和计算
一个最大允许通过电流为2A的电源 和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电 路，变阻器最大阻值为R0=22Ω，电源路 端电压U随外阻R变化的规律如图乙所示 ，图中U=12V的直
验的下列说法中正
确的是（ ABD）
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A.通过实验，能够测定R2和R3的阻值， 不能测定R1的阻值 B.通过实验，能测定电动势的大小，但 不能测定电源内阻值
E r
对. 应外电路短路，R为零.一般不允许
出现这种情况，会把电源烧坏.
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注意：若纵坐标上的取值不从零开始 取，则该截距不表示短路电流. ③图象斜率的绝对值表示电源的内阻. ④图线与坐标轴所围的面积表示功率.
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4.电源的功率和效率 (1)功率： ①电源的功率（电源的总功率）PE= EI . ②电源的输出功率P出= UI.
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3.表达式及变式： 研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I 、U，前两个是常量，后三个是变量.
①E=U外+U内（对外电路是纯电阻或非纯 电阻的闭合电路都适用）
② I E 或E=IR+Ir（I、R间关系，只适
Rr
用于外电路是纯电阻的闭合电路）
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③U=E-Ir或E=U+Ir.（U、I间关系，对外电 路是纯电阻或非纯电阻的闭合电路都适用 ） ④ U R E （U、R间关系，只适用于
右端的过程中，测得电源的端电压随电流 I的变化图线如图乙.其中图线上的A、B两
点是滑键在变阻器的两个不同端点时分别 得到的.求：
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(1)电源的电动势和内电阻；
(2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器R3的最大值.
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4.常见的电路故障问题 根据观察现象，分析推断故障
路端电压U
测量
决定 因素 特殊 情况
运用欧姆定律间 用伏特表测
接测量
量
只与电源的性质 有关
与电源和电 路中的用 电器有关
当电源开路时路端电压U值等 于电源电动势E
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2.动态电路的分析有哪些方法？
(1)电路局部变化引起电路的总电阻的变 化规律
①当外电路的任何一个电阻增大(或减 小)而其他电阻不变时，电路的总电阻一 定增大(或减小).
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如图所示的电路中，两平行金属板A、B 水平放置，两板间的距离d＝40cm.电源 电动势E＝24V，内电阻r＝1Ω，电阻R＝ 15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带 正电的小球从B板小孔以初速度v0＝4m/s 竖直向上射入板间.若小球带电量为q＝ 1×10-2C，质量为m＝2×10-2kg，不考 虑空气阻力.
当两个斜率相等时即内、外电阻 相等时图中矩形面积最大，即输 出功率最大（可以看出当时路端 电压是电动势的一半，电流是最 大电流的一半）.
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1.电动势与路端电压单位相同，它们 有什么不同？电动势与路端电压的比较见 下表.
电动势E
路端电压U
物理 意义
反映电源内部非静 电力做功把其他 形式的能量转化 为电能的情况
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（3）图象的物理意义：
闭合电路中的U-I和U-R图象如图所 示，其物理意义：
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①在 纵轴 上 的截距 表示 电 源 的
.对应电外动电势路E 开路，R无穷大，I为零，用电 压表去测量时，读数却应该略小于电动势 （有微弱电流）.
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
I短
②若开关的通断使串联的用电器增多时 ，总电阻增大；若开关的通断使并联的 用电器增多时，总电阻减小.
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③如图所示：分压器电路，设与灯泡并
联部分的变阻器电阻为R1，则 R总=R-R1+R1RL/(R1+RL)=
R
1
R由11 上RR1L2
.
式看出R1增大，R总减小，当R1减小时，
R总增大，即：分压器总电阻与串联部分
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(3)常见故障电路问题的分类解析 ①给定可能故障现象，确定检查方法 ②给定测量值，分析推断故障 ③根据观察现象，分析推断故障
④根据故障，分析推断可能观察到的 现象
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1.电路的动态分析 如图所示电路中，当变阻器的滑动触
头P向下端移动时( ) A A.电压表示数变大，电流表示数变小 B.电压表示数变小，电流表示数变大 C.电压表示数变大，电流表示数变大 D.电压表示数变小，电流表示数变小
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( )
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A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路
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某同学在研究动态电路的问题时，按 照如图所示的电路进行实验.他将变阻器 的滑动触片P移到不同位置，观察各电表 的示数，记录下多组数据.若电表都视为 理想电表，则关于该实
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假设法：已知电路发生某种故障，寻找故 障发生的位置时，可将整个电路划分为若 干部分；然后逐一假设某部分电路发生故 障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结 果若与题述物理现象不符合，则故障不是 发生在这部分电路；若推理结果与题述物 理现象符合，则故障可能发生在这部分电 路，直到找出发生故障的全部可能为止， 亦称排除法.