闭合电路欧姆定律(超精品+动画)

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闭合电路欧姆定律
复习回顾:
1、部分电路欧姆定律内容？
思考：对于闭合电路欧姆定律应具有什么样形式？ 2、什么是电源？它的作用是什么？ 通过非静电力做功把其它形式的能转换成电能的装置。 电源的工作过程类似于右下图所示的抽水机的工作过程 电源的作用不是产生电荷，而 是将其他形式的能转化为电能，在 电源的两极产生并维持一个恒定的 电势差（电压），从而在电路中形 成恒定的电流。
电路中总电阻减小，干路电流增大， 被短路用电器不工作，与其串联的用 电器两端电压增大
例5 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 ）
A、R1断路 B、R2断路 C、R3短路 D、R4短路
E 6V
r 1W
R＝1Ω，P＝9W
五、电路的动态分析问题
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发 生变化，就会影响整个电路，使总电路和 每一部分的电流、电压都发生变化。 讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部 分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、 并联电路的电流关系。 思路:
局部 整体 局部
3、如图所示电路,当滑动变阻器的滑 片P向上移动时,判断电路中的电压表、 电流表的示数如何变化?
RE
2
R r
2
4Rr

E R
P出
2 2
R r
4r
E 4r
2
Pm
E 4r
Pm
5、电源的效率:
P U PE E
o
R ( 只适用于纯电阻电路） 电源输出功率随外电阻 变化的图线 Rr
r
R
例1 已知如图，E =6V，r =4Ω, R1=2Ω，R2的变化范围是0－10Ω。 求： ①电源的最大输出功率； R2 ②R1上消耗的最大功率； ③R2上消耗的最大功率。
E I1R1 I1r
E I2 R2 I2r
E r
消去E ，可得电源的内电阻为
I1 R1 I 2 R2 r I 2 I1
0.20 8.0 0.30 5.0 W 1.0 W 0.30 0.20
电源的电动势为
E I1 R1 I1r
( 0.20 8.0 0.20 1.0 ) V 1.80 V
小
结
1．闭合电路欧姆定律 （1）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． （2）表达式
2．路端电压跟负载的关系：
E I Rr
（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大 断路: R ，I 0，U端 E 短路: R 0，I E / r，U 端 0 （2）路端电压U随电流I变化的图象．
U E Ir
例1: 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。
解：根据全电路欧姆定律， 可列出方程组:
S
1 2 A
R1 R2
EI U 外 I U内I
1．电源提供的功率 （电源功率）：
P总 EI
2．电源的输出功率 P 外 U外I （外电路得到的功率） 2 3．电源内阻上的热功率 P 内 U内I I r
4、电源的输出功率 : 当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为
P
ER
2
R r
2

2
E r
R1
① 2.25W；② 2W；③ 1.5W。
2、如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表． 当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数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Pm为多少?
A B R1 B R3 E R2 C C C C
七、电路故障分析
电路故障的原因
1 、断路的特点 电流为零，断点的同侧无电势差， 若只有一个断点，断点的两端有电势差 造成的结果 电路中的总电阻增大，干路上的电流 减小，与其并联的用电器两端的电压增大
2 、短路的特点 被短路的用电器两端无电压，用电 器无电流流过 造成的结果
计算出灯泡的电阻为 2 2 220 W 484 W R1 U P1 100 只打开1盏灯时，外电阻R1 = 484 W，电路中 的电流为 E 220 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
V1示数增大 V2示数增大 A示数减小
六、含有电容器的直流电路
电容器充放电结束后 1 、在直流电路中电容器可视为断路, 在分析电路时将其去掉在分析。 2 、与其相连的电阻无电流，两端没 有电压，充当导线的作用
例4.已知如图，电源内阻不计。为使 电容器的带电量增大，可采取以下 那些方法：（ CD ） A.增大R1 R1 R2 B.增大R2 C.增大R3 R3 D.减小R1
讨论：此例给出了一种测量电源电动势 和内电阻的方法。
例2：4盏 “220 V，100 W”的灯泡，并联后接 在电动势为220 V、内阻为 2 W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，
电动势 +
结论：E = U外+ U内
二、闭合电路欧姆定律
１、对纯电阻电路
E E IR Ir 即 I Rr
２、表述：闭合的纯电阻电路中的电 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
二、闭合电路欧姆定律：
说明： 1、 U 外 IR 是外电路上总的电势降 落，习惯上叫路端电压. 2、U内 Ir 是内电路上的电势降 落，习惯上叫内电压.
电流表示数减 小 电压表示数增大
三、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：
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 路端电压:
U E Ir
结论：端电压随着外电阻的增大而增大， 随着外电阻的减小而减小。
２、两个特例：
（1）外电路断路时 （2）外电路短路时
外 电 路
（2）路端电压[外电压]U外：
外电路两端的电压。 2）内电路：电源内部的电路。
R
内电路
K
（1）内阻r（纯电阻）：内电路的电阻。 E
（2）内电压U内： 内电路上的电势降落。
r
2、闭合回路的电流方向
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。
（2）同时打开4盏灯时， 外电阻为 R2 R 121 W 电灯两端电压为
4
E U 2 I 2 R2 R2 R2 r
220 121 V 216.4 V 121 2
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。
练
习
1. 已知电路中的电源电动势是 1.5 V ，内 电阻是0.1W ，外电路的电阻是1.4W 。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
课堂训练
6、如图所示的电路中，闭合电键k后， 灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯 b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这 故障可能是（ B ） A．a灯灯丝烧断 B．电阻R2断 C．电阻R2短路 D．电容被击穿短路
R ，I 0，U端 E
a b a
R 0，I E / r，U 端 0
a b a b c b
d
c
d
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
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．
a
a b
d c
b
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
（1）在外电路中，沿电流 方向电势降低。
a a b
d c
b
（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”。
a
c
d b
电路中电势降落关系
E U内 U外
E
r S
R
+ 电流
3、
E E IR Ir I Rr
E IR Ir (纯电阻电路） E=U内 +U外 （任何电路）
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 IR Ir
E E I R r R总
E I R总
R↑
R总↑
Ｉ总 ↓
↑ Ｕ外
Ｕ外＝Ｅ－Ｉr
E U1 I1r 1.98 0.20r
E U2 I2r 1.96 0.40r
解之得: E 2.0 V ,
R
A V
S E r
r 0.1 W
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闭合电路欧姆定律（二）
四、闭合电路中的功率和效率
由于闭合电路中内、外电路的电流相等， 所以由 得：
E U 外 U内
地势高 A
水轮机 。 水 流 （负载） 地势低 B
M
Fra Baidu bibliotek
水 泵 C
3、电源电动势的概念?物理意义?
（1）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。 （2）意义：电动势表示电源将其他形式的能 转化为电能的本领。
R
+ + +
+
F非
一、闭合电路:
内电路
S
1、构成：用导线把电源、
用电器连成一个闭合电路。 1）外电路：电源外部的电路。 （1）外电阻R：外电路的电阻。 外电路
E 1.5 A 1.0 A I R r 1.4 0.1
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 =0.20A ， U1=1.98V ； 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。 解：根据全电路欧姆定律，列方程得