(完整)高中物理闭合电路欧姆定律

考点一 闭合电路欧姆定律

例1．如图18—13所示，电流表读数为0.75A

0.8A 和3.2V .（1）是哪个电阻发生断路？（2[解析] （1）假设R 1应该为3.2V 。所以，发生断路的是R 2。（2）R 222

R ×4+2=0.75R 1 3.2=0.8R 1 由此即可解r R R R R R E ++++32132)(·32132)(R R R R R +++=0.75r R E +1[规律总结] 般的故障有两种：断路或局部短路。

考点二 闭合电路的动态分析

1、 总电流I 和路端电压U 随外电阻R 当R 增大时，I 变小，又据U=E-Ir 知，U 变大.当R 增大到∞时，I=0，U=E （断路）.

当R 减小时，I 变大，又据U=E-Ir 知，U 变小.当R 减小到零时，I=E r ，U=0（短路）

2、 所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）的变化，会引起整个电路中各部分相

关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理想化法和特殊值法等等。

3、 基本思路是“部分→整体→部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电路的总电阻，

干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。

例2．在如图所示的电路中，R 1、R 2、R 3、R 4皆为定值电阻，R 5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U ，当R5的滑动触头向a 端移动时，判定正确的是（ ）

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．

[解析] 当R 5向a 端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小，根据闭合电

路的欧姆定律E

I R r =+知道，回路的总电流I 变大，内电压U 内=Ir 变大，外电压U 外=E-U 内变

小，所以电压表的读数变小，外电阻R 1及R 4两端的电压U=I （R1+R 4）变大，R5两端的电压，即R 2、R 3两端的电压为U ’=U 外-U 变小，通过电流表的电流大小为U ’/(R 2+R 3)变小，答案：D

[规律总结] 在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：（1）.凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.（2）.凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式,用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为：并同串反

考点三 闭合电路的功率

1、电源的总功率:就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.

2、电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路，电源的输出功率.

P 出 =I 2 R=[E/（R+r ）] 2 R ，当R=r 时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pmax=E 2

/ 4r

3、电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r

4、电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比，即 η=P 出 /P 总 =IU /IE =U /E .

5、电源输出功率和效率的讨论：电源的输出功率为P 出＝I 2R ＝22)(R r +εR

＝Rr r R R 4)(22+-ε＝r R r R 4/)(22+-ε当

R=r 时，P 出有最大值即P m =r 42ε=r 42ε，P 出与外电阻R 的这种函数关系可用图(1)的图像定性地表示，由图像还可知，对应于电源的非最大输出功率P 可以有两个不同的 外电阻R 1和R 2，由图像还可知，当R ＜r 时，若R 增加，则P 出增大；当R ＞r 时，若R 增大，则P 出减小，值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势ε和内阻r 不变的情况下适用，例如图(2)电路中ε＝3v ，r=0.5Ω，R o =1.5Ω，变阻器的最大阻值R ＝10Ω，在R ＝?时，R 消耗的功率才最大，这种情况可以把R o 归入内电阻，即当R ＝

r+R o ＝2Ω 时，R 消耗功率最大，为P m =R 42ε=2432⨯=89W ；于是在求R ＝?时，R o

消耗的功率才最大，有同学又套用了上述 的方法，把R 归为内阻，调节R 内阻R+r ＝R o ，这样套用是错误的。此时应该用另一种思考 方法求解：因为R o 是定值电阻，由P

＝I 2R o 知，只要电流最大，P 就最大，所以当把R 调到零时，R o 上有最大功率，P ′m =202

)(R r +ε·R o =22

)5.15.0(3+×1.5=827W ，由上述分析可知，在研究电阻上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这两种情况，两种情况中求解的思路和方法是不相同的。

电源的效率η＝)(22r R I R I +＝r

R R +＝R r +11，所以当R 增大时，效率η提高，当R ＝r ，电源有 最大输出功率时，效率仅

为50%，效率并不高。 [例3] 已知如图，E =6V ，r =4Ω，R 1=2Ω，R 2的变化范围是0~10Ω。求：①电源的最大输出功率；②R 1上消耗的最大功率；③R 2上消耗的最大功率。

[解析] ①R 2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W ；

① R 1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R 2=0时R 1上消耗的功率最大为2W ；③把R 1也看成

电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R 2=6Ω时，R 2上消耗的功率最大为1.5W 。

[规律总结] 注意R 1上消耗的最大功率与R 2上消耗的最大功率的条件是不同的。

[例4 ] 如图示的U-I 图，其中A 是路端电压随电流的变化规律，B 是某一电阻的伏安特性曲线，用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是（ ），电源的效率是（ ）[解析] 由图中A 知：E=3V ，r=0.5Ω 由图中B 知：R=1Ω 电源的输出功率是2()4E P R W R r

==+出因为是纯电阻电路，电源的效率是： 2267%()P I R R P I R r R r η====++出总

[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ECIO 则是该电流下电源的总功率.