高中物理总复习7.2闭合电路欧姆定律及其应用

第2单元闭合电路欧姆定律及其应用

电阻的串联、并联

[想一想]

把两个灯泡串联接入电路与并联接入电路相比较，它们的亮度有何变化？

[提示]灯泡并联接入电路时比串联接入电路时亮度亮。

[记一记]

1．串、并联电路的特点

电路

特点

串联电路并联电路

电流I＝I1＝I2＝…＝I n

I＝I1＋I2＋…＋I n I1R1＝I2R2＝…＝I n R n

电压U1

R1＝

U2

R2＝…＝

U n

R n

U1＝U2＝…＝U n

总电阻R总＝R1＋R2＋…＋R n

1

R总

＝

1

R1＋

1

R2＋…＋

1

R n

功率分配P1

R1＝

P2

R2＝…＝

P n

R n

P1R1＝P2R2＝…＝P n R n

2．几个有用的结论

(1)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻，电路中任意一个电阻变大时，总电阻变大。

(2)并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻，任意一个电阻变大时，总电阻变大。

(3)某电路中无论电阻怎样连接，该电路消耗的电功率P总等于各个电阻消耗的电功率之和。

[试一试]

1.一个T型电路如图7－2－1所示，电路中的电阻R1＝10 Ω，R2＝120 Ω，R3＝40 Ω。另有一测试电源，电动势为100 V，内阻忽略不计。则()

图7－2－1

A．当cd端短路时，ab之间的等效电阻是40 Ω

B．当ab端短路时，cd之间的等效电阻是40 Ω

C．当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为80 V

D．当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压为80 V

解析：选AC当cd端短路时，ab之间的电路为R2和R3并联，然后与R1串联，因此

ab之间的等效电阻为R2·R3

R2＋R3

＋R1＝40 Ω，选项A正确。同理，当ab端短路时，R1和R3并联，然后与R2串联，总电阻为128 Ω，B选项错误。当ab两端接通测试电源时，cd两端的电压为R3两端的电压，电路为测试电源给串联的电阻R1和R3供电，因此，cd两端的电压

为100

10＋40

×40 V＝80 V，选项C正确。同理，当cd两端接通测试电源时，ab两端的电压即

R3两端的电压为100

120＋40

×40 V＝25 V，选项D错误。

部分电路欧姆定律

[想一想]

有a、b、c、d四个电阻，它们的I－U关系如图7－2－2所示，其中电阻最小的是哪一个？

图7－2－2

[提示]a

[记一记]

1．内容

导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。

2．表达式

I＝U R。

3．适用范围

(1)金属导电和电解液导电(对气体导电不适用)。

(2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。

4．导体的伏安特性曲线

(1)I－U图线：

以电流为纵轴、电压为横轴所画出的导体上的电流随电压的变化曲线称为I－U图线，如图7－2－3所示。

图7－2－3

(2)比较电阻的大小：

图线的斜率k＝I

U＝1

R，图中R1>R2。

(3)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用欧姆定律。

(4)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用欧姆定律。

[试一试]

2．一只标有“220 V60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到200 V。在此过程中，电压U和电流I的关系可用图线表示。在如图7－2－4所示的四个图线中，肯定不符合实际的是()

图7－2－4

解析：选ACD由电阻的定义式R＝U/I知：在U－I图象上，某一点的纵坐标U和该点的横坐标I的比值U/I就对应着电阻值R。由于白炽灯泡钨丝的电阻会随温度的升高而增大，当白炽灯上加的电压从零逐渐增大到220 V时，灯丝的温度不断升高，电阻将不断增大，A图象表示U/I为一定值，说明电阻不变，不符合要求；C图象上各点的U/I值随U的增大而减小，也不符合实际；D图象中的U/I的值开始随U的增大而增大，后来随U的增大而减小，也不符合实际；只有B图象中U/I的值随U的增大而变大，符合实际，应选A、C、D。

闭合电路欧姆定律

[想一想]

一太阳能电池板，测得它的开路电压为800 mV ，短路电流为40 mA ，若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是多少？

[提示] 电源没有接入外电路时，路端电压值等于电源电动势，所以电动势E ＝800 mV 。 由闭合电路欧姆定律得短路电流I 短＝E r

，

所以电源内阻r ＝E I 短＝800×10

－3

40×10－3

Ω＝20 Ω，

该电源与20 Ω的电阻连成闭合电路时，电路中电流I ＝E R ＋r ＝800

20＋20

mA ＝20 mA ， 所以路端电压U ＝IR ＝400 mV ＝0.4 V [记一记] 1．闭合电路

(1)组成⎩

⎪⎨⎪

⎧

①电源内部是内电路②用电器、导线组成外电路

(2)内、外电压的关系：E ＝U 内＋U 外。 2．闭合电路欧姆定律

(1)内容：闭合电路里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)公式：I ＝E R ＋r (只适用于纯电阻电路)。

3．路端电压与外电阻的关系 一般情况

U ＝IR ＝E R ＋r

·R ＝E

1＋

r R 当R 增大时，U 增大

特殊情况 ①当外电路断路时，I ＝0，U ＝E

②当外电路短路时，I 短＝E

r

，U ＝0

4．路端电压跟电流的关系 (1)关系式：U ＝E －Ir 。

(2)用图象表示如图7－2－5所示，其中纵轴截距为电动势，横轴截距为短路电流，斜率的绝对值为内阻。