《闭合电路的欧姆定律》导学案
高中物理基础知识及例题(学案) 闭合电路的欧姆定律
第二节闭合电路的欧姆定律[学习目标] 1.理解电动势的概念,知道电动势是描述非静电力做功本领的物理量.2.了解外电路、内电路,知道电动势等于内、外电路电势降落之和.3.理解闭合电路的欧姆定律,掌握其表达式.4.会分析路端电压与负载的关系.一、闭合电路1.闭合电路的组成(1)______电路:电源外部的电路,其电阻称为________电阻.(2)________电路:电源内部的电路,其电阻称为______电阻.2.电流方向(1)在外电路中,电流由电势____的正极流向电势____的负极.(2)在内电路中,电流由电势____的负极流向电势____的正极.二、电动势1.非静电力:电源提供的把正电荷由负极搬运到正极的力.2.电源:通过非静电力做功,把其他形式的能转化为电能的装置.3.电动势:(1)概念:电动势是描述电源将其他形式的能转化为______的本领的物理量.(2)定义式:E=______.(3)单位:与电势、电压的单位相同,都是______,符号为V.(4)电动势在数值上等于不接用电器时电源正负两极间的______.三、研究闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路中的电流与电源的________成正比,与________________成反比.2.表达式:I=____________.3.另外两种表达形式:(1)E=U外+__________;(2)E=IR+______.四、路端电压与负载的关系1.路端电压的表达式:U=________.2.路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R增大时,由I=ER+r可知电流I________,内电压U内=Ir逐渐________,路端电压U=E-Ir________.(2)当外电阻R减小时,由I=ER+r可知电流I________,内电压U内=Ir逐渐______,路端电压U=E-Ir________.1.判断下列说法的正误.(1)电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置.()(2)把同一电源接在不同的电路中,电源的电动势也将变化.()(3)外电阻变化可以引起内电压的变化,从而引起内电阻的变化.()(4)对于同一电源,外电路的电阻越大,路端电压就越大.()(5)外电路断路时,电源两端的电压就是电源电动势.()2.如图所示,电动势为2 V的电源跟一个阻值R=9 Ω的电阻接成闭合电路,理想电压表测得电源两端电压为1.8 V,则电源的内阻为________ Ω.一、电源的电动势导学探究日常生活中我们经常接触到各种各样的电源,如图所示的干电池、手机电池,它们有的标有“1.5 V”字样,有的标有“3.7 V”字样.(1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极,电荷的电势能增加了多少?非静电力做了多少功?如果把2 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极呢?(2)是不是非静电力做功越多,电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大?如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领?知识深化对电动势的理解1.E =Wq 是电动势的定义式而不是决定式,E 的大小与W 和q 无关,是由电源自身的性质决定的;电动势不同,表示电源将其他形式的能转化为电能的本领不同.2.电动势与电压不同:电动势是描述电源非静电力做功本领大小的物理量,而电压表示两点电势的差值.当外电路断开时,电动势在数值上等于电源两极间的电压. 例1 (多选)关于电动势E 的说法正确的是( )A .电动势E 的大小,与非静电力所做的功W 的大小成正比,与移送电荷量q 的大小成反比B .电动势E 是由电源本身决定的,跟电源的体积和外电路均无关C .电动势E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D .电动势E 的单位与电势差的单位相同,故两者在本质上相同针对训练1 (多选)一组铅蓄电池的电动势为4.8 V ,内阻不为零,以下说法中正确的是( ) A .电路中每通过1 C 电荷量,铅蓄电池能把4.8 J 的化学能转变为电能 B .体积大的铅蓄电池比体积小的铅蓄电池的电动势大C .电路中每通过1 C 电荷量,铅蓄电池内部非静电力做功为4.8 JD .该铅蓄电池把其他形式的能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的强 二、闭合电路的欧姆定律 1.内、外电路中的电势变化如图所示,外电路中电流由电源正极流向负极,沿电流方向电势降低,内电路中电流由电源负极流向正极,沿电流方向电势升高.2.闭合电路欧姆定律的几种表达形式 (1)I =ER +r、E =IR +Ir 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路. (2)U 外=E -Ir ,E =U 外+U 内适用于任意的闭合电路.例2 如图所示的电路中,当S 闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的读数分别为1.6 V 和0.4 A ,当S 断开时,它们的示数变为1.7 V 和0.3 A ,则电源的电动势和内阻各为多少?针对训练2(多选)如图所示,当可变电阻R=2 Ω时,理想电压表的示数U=4 V,已知电源的电动势E=6 V,则()A.此时理想电流表的示数是2 AB.此时理想电流表的示数是3 AC.电源的内阻是1 ΩD.电源的内阻是2 Ω三、路端电压与负载的关系导学探究1.在如图所示的电路中,电源的电动势E=10 V,内电阻r=1 Ω,试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、9 Ω时所对应的路端电压.通过数据计算,你发现了怎样的规律?2.根据闭合电路欧姆定律写出路端电压U与干路电流I之间的关系式,并画出U-I图像.知识深化1.外电阻的两类变化引起的相应变化(1)说明电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时的路端电压.(2)说明 由于电源内阻很小,所以短路时会形成很大的电流,为保护电源,绝对不能把电源两极直接相连接. 2.电源的U -I 图像 (1)函数表达式:U =E -Ir .(2)电源的U -I 图线是一条倾斜的直线,如图所示.(3)当外电路断路时(即R →∞,I =0):纵轴上的截距表示电源的电动势E ;当外电路短路时(R =0,U =0):横轴上的截距表示电源的短路电流I 短=Er .(条件:横、纵坐标均从0开始)(4)图线的斜率:其绝对值为电源的内电阻,即r =E I 短=|ΔUΔI|.例3 (2022·广州市高二期末)如图为两个不同闭合电路中两个不同电源的U -I 图像,下列判断正确的是( )A .电动势E 1=E 2,发生短路时的电流I 1<I 2B .电动势E 1=E 2,内阻r 1>r 2C .电动势E 1>E 2,内阻r 1<r 2D .当两电源的工作电流变化量相同时,电源2的路端电压变化大 例4 (多选)如图所示为某一电源的U -I 图线,由图可知( )A .电源电动势为2 VB .电源内电阻为13 ΩC .电源短路时电流为6 AD .电路路端电压为1 V 时,电路中电流为5 A针对训练3 (多选)当分别用A 、B 两电源给某电路供电时,其路端电压与电流的关系图线如图所示,则( )A .电源电动势E A =EB B .电源内阻r A =r BC .电源A 的短路电流为0.2 AD .电源B 的短路电流为0.3 A第二节 闭合电路的欧姆定律探究重点 提升素养 一、 导学探究(1)把5 C 的正电荷从1.5 V 干电池的负极移到正极,电荷的电势能增加了7.5 J ,非静电力做功7.5 J .把2 C 的正电荷从3.7 V 手机电池的负极移到正极,电荷的电势能增加了7.4 J ,非静电力做功7.4 J.(2)不是.非静电力对电荷做功多少与电荷的数量有关.若把相同数量的正电荷从电源的负极移到正极,做功越多,电荷获得的电势能越多,表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领.例1 BC [E =Wq 是电动势的定义式,电动势与W 、q 没有关系,它是由电源本身决定的,是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.电动势和电势差尽管单位相同,但本质上是不相同的,故选B 、C.]针对训练1 ACD [由W =Eq 可知,电路中每通过1 C 的电荷量时,铅蓄电池将4.8 J 的化学能转化为电能,故A 正确;电池的电动势与电池体积无关,故B 错误;电路中每通过1 C 的电荷量,铅蓄电池内部非静电力做功为W =Eq =4.8 J ,故C 正确;电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领,故D 正确.]例2 2 V 1 Ω解析 当S 闭合时,R 1和R 2并联接入电路,由闭合电路欧姆定律得U 1=E -I 1r 代入数据得E =1.6+0.4r ①当S 断开时,只有R 1接入电路,由闭合电路欧姆定律得U 2=E -I 2r 代入数据得E =1.7+0.3r ② 联立①②得E =2 V ,r =1 Ω.针对训练2 AC [由题图可知电压表测量的是路端电压,电流表测的是通过可变电阻R 的电流,则U =IR ,得I =2 A ,再由闭合电路欧姆定律有E =U +Ir ,将I =2 A 、U =4 V 、E =6 V 代入可得r =1 Ω,故选项A 、C 正确,B 、D 错误.] 三、 导学探究1.外电压分别为7.5 V 、8 V 、9 V .随着外电阻的增大,路端电压逐渐增大. 2.由E =U +U 内及U 内=Ir 得 U =E -Ir ,U -I 图像如图所示.例3 D [由闭合电路欧姆定律得E =U +Ir ,变形得U =E -Ir ,对应图像可知,电源的U -I 图像与纵轴的截距表示电源的电动势E ,斜率表示内阻r ,与横轴的截距为电路中的短路电流,所以由图像可得E 1=E 2,r 1<r 2,I 1>I 2,所以A 、B 、C 错误;当两电源的工作电流变化量相同时,由于2的斜率比1的斜率大,所以电源2的路端电压变化大,所以D 正确.]例4 AD [在电源的U -I 图线中,纵轴截距表示电源电动势,A 正确;横轴截距表示短路电流,C 错误;U -I 图线斜率的绝对值表示电源的内电阻,则r =2-0.86 Ω=0.2 Ω,B 错误;当电路路端电压为1 V 时,内电阻分得的电压U 内=E -U 外=2 V -1 V =1 V ,则电路中的电流I =U 内r =10.2A =5 A ,D 正确.]针对训练3 BD [由闭合电路欧姆定律得U =E -Ir ,当I =0时,U =E ,由题图可知,E A =2 V ,E B =1.5 V ,E A >E B ,故A 错误;U -I 图线斜率的绝对值表示电源的内阻.两图线平行,说明电源的内阻相等,即r A =r B ,故B 正确;电源A 的短路电流为I A =E A r A =22-10.2A =0.4A ,故C 错误;电源B 的短路电流为I B =E B r B = 1.51.5-10.1A =0.3 A ,故D 正确.]。
高二物理12.2 《闭合电路欧姆定律》学案 - 副本
高二物理§12.2 闭合电路欧姆定律【学习目标】1.知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,知道电动势的定义式。
经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程,理解内、外电路的能量转化,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。
3.理解闭合电路的欧姆定律,通过探究电源两端电压和电流的关系,体会图象法在研究物理问题中的作用。
4.能根据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载的关系。
5.了解电源短路可能会带来的危害,加强安全用电意识。
【学习过程】一.闭合电路和电动势问题1:图中小灯泡规格都相同,两个电路中的电池也相同。
多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗?如何解释这一现象呢?问题2:什么是闭合电路?由哪几部分构成?问题3:电源是如何维持外电路中稳定的电流的?问题4:在下图中画出内电路中的电场方向、正电荷移动的方向、正电荷的受力方向,分析静电力做什么功?电势能如何变化?只有静电力能实现电荷的搬运吗?问题5:从能量的角度分析,非静电力做功时涉及的能量的转化如何?【拓展】在化学电池中,非静电力是化学作用,它使化学能电势能;在发电机中,非静电力是电磁作用,它使机械能转化为电势能;若是温差电池,非静电力是电子的扩散作用,它是热能转化为电势能…………问题6:不同类型的电源,非静电力是不同的,那么不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗?怎么比较电源非静电力做功本领的强弱呢?【重点提炼】1.闭合电路:由、和连成的电路。
和导线组成,电源内部是。
2.非静电力:在电源内部把从负极搬运到正极的力。
3.电源:通过做功把其他形式的能转化为的装置。
4.电动势E:(1)物理意义:表征电源把其他形式的能转化为的本领。
(2)定义:所做的功与所移动的之比。
(3)定义式:。
电动势由决定,与外电路和电池体积。
(4)单位:,符号是。
5.电源的内阻:电源内部也存在电阻,内电路的电阻称为。
【例题1】(多选)关于电源与电路,下列说法正确的是()A.外电路中电流由电源正极流向负极,内电路中电流也由电源正极流向负极B.外电路中电流由电源正极流向负极,内电路中电流由电源负极流向正极C.外电路中电场力对电荷做正功,内电路中电场力对电荷也做正功D.外电路中电场力对电荷做正功,内电路中非静电力对电荷做正功【例题2】铅蓄电池的电动势为2 V,一节干电池的电动势为1.5 V,将铅蓄电池和干电池分别接入电路,两个电路中的电流分别为0.1 A和0.2 A。
闭合电路欧姆定律导学案
第二章第7节、闭合电路欧姆定律导学案(一)学习目标1、能够从能量转化的角度推导出闭合电路欧姆定律的公式;能够说出定律的内容2、针对给定的电路,能够说出当外电阻变化时,路端电压如何变化3、能够根据路端电压与电流的关系式,画出关系图线,并能说出图线的斜率、与坐标轴交点的物理意义学习重点 闭合电路欧姆定律 学习难点 路端电压与负载的关系 【基础导学】一、阅读教材60—61页,回答以下问题。
1、闭合电路是由哪几部分组成的?2、在外电路中,沿电流方向,电势如何变化?为什么?3、设电源电动势为E ,内阻为r ,外电路电阻为R ,闭合电路的电流为I ,(1)写出在t 时间内,外电路中消耗的电能E 外的表达式; (2)写出在t 时间内,内电路中消耗的电能E 内的表达式; (3)写出在t 时间内,电源中非静电力做的功W 的表达式; 根据能量守恒定律,以上三部分的能量关系 整理得:I = 二、闭合电路的欧姆定律(1)内容: (2)公式:(3)适用条件: (4)E =IR+ Ir ,U 外=IR ,习惯上写成为例1:在图中R 1=14Ω,R 2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I 1=0.2A ;当开关处于位置2时,电流表读数I 2=0.3A 。
求电源的电动势E 和内电阻r 。
三、【路端电压与电阻、电流的关系】 (一)路端电压与负载的关系 1.了解在电路中什么是负载? 2.路端电压U 随外电阻R 变化的讨论 (1)当外电阻R 增大时,根据rR EI+=可知,电流I _____ (E 和r 为定值),内电压U 内减小,根据U 外=E-U 内可知路端电压_____ .(2)外电路断开时,R =∞,路端电压U = ; (3)外电路短路时,R=0,U=0,I =rE(短路电流),短路电流由电源电动势和内阻共同决定,由于r一般很小,短路电流往往很大,极易烧坏电源或线路而引起火灾。
例题2.一太阳能电池板,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的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是A 、0.10 VB 、0.20 VC 、0.30 VD 、0.40 V例3:在如图的闭合电路中,当滑片P 向右移动时,两电表读数的变化是( )A .A 变大,V 变大B .A 变小,V 变大C .A 变大,V 变小D .A 变小, V 变小 分析:3.关于闭合电路欧姆定律的动态应用闭合电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下: (1)根据外电路总电阻的变化,判断闭合电路 的变化情况. (2)依据rR EI +=,判断闭合电路 的变化情况. (3)依据U=E-Ir ,判断 的变化情况. (4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化.例4:如图,A 、B 两灯电阻相同,当滑动变阻器的滑动端P 向下滑动时( )A 、通过电源的电流减小B 、电阻R 中的电流减小C 、电灯A 将变暗一些D 、电灯B 将变暗一些 分析:(二)路端电压与电流的关系1.电源的路端电压与电流的函数表达式为 ;2.电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线。
高中物理《闭合电路的欧姆定律》教案设计
高中物理《闭合电路的欧姆定律》教案设计一、教学目标1. 让学生理解闭合电路的概念,了解欧姆定律的定义和意义。
2. 让学生掌握欧姆定律的数学表达式,并能进行相关的计算。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 闭合电路的概念介绍。
2. 欧姆定律的定义和数学表达式。
3. 欧姆定律的应用和计算。
三、教学重点与难点1. 重点:欧姆定律的数学表达式和应用。
2. 难点:闭合电路的概念和欧姆定律的实际应用。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法,引导学生通过观察和实验发现欧姆定律。
2. 使用多媒体教学辅助工具,展示实验过程和结果,帮助学生形象理解。
3. 组织学生进行小组讨论和问题解答,培养学生的合作和思考能力。
五、教学过程1. 引入:通过电路实验,引导学生观察电流和电压的关系,激发学生对闭合电路和欧姆定律的兴趣。
2. 讲解:介绍闭合电路的概念,讲解欧姆定律的定义和数学表达式,解释其物理意义。
3. 实践:学生进行电路实验,测量电流和电压值,验证欧姆定律。
4. 应用:引导学生运用欧姆定律解决实际问题,如电流的计算、电阻的测量等。
5. 总结:对本节课的内容进行总结,强调闭合电路和欧姆定律的重要性和应用。
六、教学评估1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对闭合电路概念和欧姆定律的理解程度。
2. 实验报告:评估学生在电路实验中的操作技能和对实验结果的分析能力。
3. 课后作业:布置相关计算题和应用题,检验学生对欧姆定律的应用能力。
七、教学拓展1. 介绍欧姆定律在现代科技领域中的应用,如电路设计、手机电池等。
2. 探讨欧姆定律的局限性,如在非线性电路中的适用性问题。
八、教学资源1. 多媒体课件:展示实验过程、电路图和计算实例。
2. 实验器材:电路实验所需的器材,如电阻、电压表、电流表等。
3. 参考资料:提供相关学术论文或书籍,供有兴趣深入了解的学生参考。
九、教学建议1. 鼓励学生在课堂上积极提问,培养学生的质疑精神。
高中物理第二章恒定电流7闭合电路的欧姆定律学案3_1
闭合电路的欧姆定律目标导航思维脉图1.了解内电路、外电路,知道电动势与内、外电压的关系。
(物理观念)2。
掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算。
(物理观念)3.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系,培养逻辑思维能力(科学思维)4.会从公式和图象两个角度分析路端电压U与电流I的关系,培养用图象法表述和分析图象问题的能力。
(科学探究)必备知识·自主学习一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成(1)闭合电路是指由电源和用电器及导线组成的完整的电路。
(2)内电路:如图所示,电源内部的电路叫内电路,电源的电阻叫内电阻。
(3)外电路:电源外部的电路叫外电路,外电路的电阻称为外电阻.2。
闭合电路的欧姆定律(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:I=。
(3)适用条件:外电路为纯电阻电路。
二、路端电压与负载的关系1。
路端电压与外电阻的关系:U外=E-U内=E-r.结论:(1)R增大→U外增大;(2)外电路断路时U外=E;(3)外电路短路时U外=0。
2.路端电压与电流的关系(1)公式:U外=E-Ir。
(2)图象(U-I图象):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的坐标表示电动势E,斜率的绝对值表示电源内阻r。
(1)电动势越大,闭合电路的电流就越大。
(×)(2)电源的内阻越大,闭合电路的电流就越小.(×)(3)电源一定时,负载电阻越大,电流越小。
(√)(4)电源发生短路时,电流为无穷大.(×)(5)外电路断路时,电源两端的电压就是电源电动势.(×)关键能力·合作学习知识点一闭合电路的欧姆定律角度1闭合电路的欧姆定律的表达式表达式物理意义适用条件I=电流与电源电动势成正比,与电路总电阻成反比纯电阻电路E=I(R+r)①E=U外+Ir②E=U外+U内③电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路;②③式普遍适用EIt=I2Rt+I2 rt④W=W外+W 内⑤电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和④式适用于纯电阻电路,⑤式普遍适用【典例1】如图所示的电路中,当开关S接a点时,标有“4 V,8 W”的小灯泡L正常发光,当开关S接b点时,通过电阻R的电流为1 A,这时电阻R两端的电压为5 V。
闭合电路欧姆定律教案
《闭合电路欧姆定律》学案一、教学目标(一)知识与技能1.理解电动势的定义,知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
3.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。
4.理解路端电压随电流(或外电阻)关系的公式表达,并能用来分析、计算有关问题。
(二)过程与方法1.通过电源未接入和接入电路时,其两端电压的不同引入新课,激发学生求知的热情,培养学生善于思考和发现的精神。
2.通过研究路端电压与电流的关系公式,培养学生应用数学工具解决物理学问题的能力。
3.通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题,培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
(三)情感态度与价值观1.通过自主学习和定理推导增强学生的求知欲和学习兴趣,体会物理学研究的科学性。
2.通过分析路端电压与电流(外电阻)的关系,培养学生严谨的科学态度。
二、教学重点:1、掌握闭合电路欧姆定律的内容;2、路端电压和电流(或外阻)的关系,及其图像的物理意义。
三、教学难点:1、理解电动势的概念;2、理解路端电压和电流(或外阻)的关系。
四、教学方法:利用启发、讲授、实验分析等方法。
复习案1.电流形成的原因。
这一过程中做功情况如何,电势如何变化2.电源的作用是什么?①从电荷运动角度②从能量转化角度3.电源电动势的物理意义和定义式。
4.欧姆定律5.焦耳定律预习案1.什么是闭合电路2.内电路、电阻、内电压电源内部的电路叫 ,内电路的电阻叫 ,当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫 ,用U 内表示。
3.外电路、路端电压电源外部的电路叫 ,外电路两端的电压习惯上叫 ,也叫 用U 外表示。
导学案一.闭合电路欧姆定律的推导1.设电源是一个化学电池,电池的正极和负极附近分别存在着化学反应层,在这两个地方,沿电流方向电势跃升。
用立体图形形象的讲解电流在流动过程中,在外、内电路中电势的变化。
2.分三部分考虑整个电路中的能量转化①在时间t 内,外电路中电流做功产生的热为②在时间t 内,内电路中电流做功产生的热为R③设两反应层的电动势之和为E,则时间t内非静电力做的功为讨论:三者之间的关系,理论基础是什么结论所以EIt=整理得 E= 即 I=常用变式讨论:闭合电路欧姆定律的实用范围(提示:可以从定律的假设情景和推导过程入手)二.讨论路端电压与负载的关系1.实验演示初步讨论得到结论2.根据公式理论推导根据 U=E-Ir I=E/(R+r)外当R增大时,根据可知电流I 。
2.7闭合电路欧姆定律导学案
2014-2015学年第一学期物理选修3-1导学案编号:18 使用时间:2014.11 编写人:陈明生审核人:负责人:班级:小组:姓名:组内评价:教师评价:§2.7闭合电路欧姆定律导学案学习目标1、了解内电路、外电路,知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2、掌握闭合电路欧姆定律的内容,理解各物理量及公式的物理意义.3、会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系.预习指导学习重点: 推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关讨论。
学习难点: 路端电压与负载的关系自主学习,合作探究:(在回忆初中相关内容的基础上,阅读课本相关内容,完成下列问题) 自主学习一.闭合电路欧姆定律:1.在时间t内,外电路和内电路产生的焦耳热各是多少?电源非静电力做功是多少?它们之间有怎样的关系?2.你能进一步得出电路中的电流与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系吗?[延伸思考] 闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同?二、路端电压与负载的关系1.在如图所示的电路中,电源的电动势E=10 V,内电阻r=1 Ω,试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、7 Ω时所对应的路端电压.通过数据计算,你发现了怎样的规律?2.如图所示,以电路中的电流为横轴,路端电压为纵轴,建立路端电压U与电流I的U-I 图象,请思考,图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么?纵坐标从零开始时,图线与横轴的交点表示的物理意义是什么?直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么?三..路端电压与电流的关系(补充内容)闭合电路欧姆定律可变形为U=E-Ir,E和r可认为是不变的,由此可以作出电源的路端电压U 与总电流I的关系图线,如图所示.依据公式或图线可知:(1)路端电压随总电流的增大而 .(2)电流为零时,即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中,U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.(为什么?)(3)路端电压为零时,即外电路短路时的电流I=rE.图线斜率绝对值在数值上等于内电阻.(为什么?)(4)电源的U—I图象反映了电源的特征(电动势E、内阻r)。
(人教版选修)恒定电流导学案 2.7闭合电路的欧姆定律
第二章 恒定电流 2.4 串并联电路【教学目标】1、了解串并联电路中电压、电流、电阻的关系。
2、知道常用的电压表和电流表都是由小量程的电流表改装而成的。
重点: 1、串、并联电路的规律2、知道常用的电压表和电流表的改装 难点: 电压表和电流表都是由小量程的电流表改装 【自主预习】 一。
串联和并联如图1所示,把几个导体 ,接入电路,这样的连接方式叫做串联。
如图2所示,把几个导体的一端 ,另一端也 , 然后把这两端接入电路,这样的连接方式叫并联二、串联电路和并联电路的电流串联电路各处的电流 ,即 。
并联电路的总电流等于 ,即。
三、串联电路和并联电路的电压串联电路两端的总电压等于 。
并联电路的总电压与 ,则 。
四、串联电路和并联电路的电阻串联电路的总电阻等于 ,关系式为 。
并联电路总电阻的倒数等于 ,关系式为 。
五、电流计1、作用:2. 三个主要参数: 、 、3.电路图符号: 【典型例题】一、基本电路处理【例1】.如图2-4-9所示,R 1=4 Ω,R 2=R 3=2 Ω,R 4=4 Ω,R 5=6 Ω,求A 、B 间的等效电阻.图1图2【例2】如图2所示三个完全相同的电阻R1=R2=R3,接在电路中,则它们的电压之比为( )A.1∶1∶1 B.1∶2∶2C.1∶4∶4 D.2∶1∶1二、电表的改装【例3】一电流表G,内阻为R=10 Ω,满偏电流是15 mA,把它改装成量程为9 V的电压表,则连接电阻的阻值为多大?【例4】如图所示,有一个表头G,满偏电流I g=500 mA,内阻R g=200 Ω,用它改装为有1 A和10 A两种量程的电流表,求R1、R2的阻值各为多大?【例5】如果图2-4-8中电流表的内阻是100 Ω,怎样在这个刻度盘上标出相应的电压数据?【课后练习】1.如图2-4-7所示的电路,R0为定值电阻,R为滑动变阻器,滑动触头C时,电路的总电阻发生变化,以下情况正确的是( )A.C向左滑动,总电阻变小B.C向右滑动,总电阻变小C.C滑动到最左端时,总电阻为R0D.C滑动到最右端时,总电阻为零2.把电流表改装成电压表时,下列说法正确的是( )A.改装的原理是串联电阻有分压作用B.改装成电压表后,原电流表本身允许通过的最大电流值也随着变大了C.改装后原电流表自身的电阻也增大了D.改装后使用时,加在原电流表两端的电压的最大值不变3.用甲、乙两个完全相同的电流表表头改装成量程分别为5 V和10 V的电压表,串联后测量12 V的电压,则( )A.两表的电压示数相同,均为6 V[来源:学科网]B.两表头的指针的偏角相同C .两表头的指针的偏角不相同D .两表的电压示数不同4.如图6所示,电压U 不变,闭合开关S ,先调节电阻箱R 的电阻值到R 1,使电流计指针转到满刻度,再把R 调节到R 2,使电流表的指针转到满刻度的23,电流表的内阻等于( )A .R2-R 1 B .2R 2-R 1 C .R 2-3R 1 D .2R 2-3R 15.两只定值电阻R 1=10 Ω,R 2=30 Ω,电压表一个,练习使用电压表测电压,电路连接如图7所示,电源输出电压U =12 V 不变,先用电压表与R 1并联,电压表示数为U 1,再用电压表与R 2并联,电压表示数为U 2,则下列说法正确的是( )A .U 1一定为3.0 VB .U 2一定小于9.0 VC .U 1与U 2之和一定为12 VD .U 1与U 2之和小于12 V6.在图8所示的串联电路中,通过电阻R 1的电流I 1满足关系式( )A .I 1=UR 1 B .I 1=U 1R 1C .I 1=U 2R 2D .I 1=U 1R 1+R 27.一同学将变阻器与一只6 V,6~8 W 的小灯泡L 及开关S 串联后接在6 V的电源E 上,当S 闭合时,发现灯泡发光.按图9所示的接法,当滑片P 向右滑动时,灯泡将( )A.变暗 B.变亮C.亮度不变 D.可能烧坏灯泡8..如图10所示是两个电阻R1、R2的I-U图线,将两电阻R1、R2并联后的电阻为R,则电阻R的U-I图象在图中( )A.区域Ⅰ B.区域ⅡC.区域Ⅲ D.不能确定9.一量程为100 μA的电流表,内阻为100 Ω,现串联一个9 900 Ω的电阻将它改装成电压表,则该电压表的量程是多少?如果用改装后的电压表测量某一电路,电压表示数如图11所示.此时的电压是多少?10.如图13所示,R1=2 Ω,R2=3 Ω,滑动变阻器最大值R3=5 Ω,则当滑动触头从a滑到b的过程中,安培表示数的最小值为多少?答案:例1.答案 3 Ω解析R2、R3串联,如果等效一个电阻R23,则R23=R2+R3=4 Ω.R23与R4并联,设它们的等效电阻为R234,则R234=R23·R4R23+R4=2 Ω,此时R1与R234串联,设它们的等效电阻为R0,则R0=R1+R234=6 Ω.R5与R0并联,它们的等效电阻就是A、B间的电阻值,则R AB=R0·R5R0+R5=3 Ω. 例2.答案 D例3. 答案590 Ω解析把电流表G改装成量程为9 V的电压表,需串联的电阻R=U-U gI g=9-15×10-3×1015×10-3Ω=590 Ω.例4.解析:当公共端与1 A端接入电路时,量程为I1=1 A,当公共端与10 A端接入电路时,量程为I2=10 A。
§2.7 闭合电路的欧姆定律2 学案
千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。
放弃时间的人,时间也放弃他。
——莎士比亚§2.7 闭合电路的欧姆定律(二) 同步导学案【学习目标】1.能够推导出闭合电路欧姆定律及公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和;2.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题;3.理解路段电压与负载的关系。
【自主学习】1.关于全电路欧姆定律的动态应用全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下:(1)判断动态源及动态源总电阻的变化.进而判断闭合电路总电阻的变化情况. (2)依据rR EI +=,判断闭合电路干路电流的变化情况. (3)依据U=E-Ir ,判断外电路电压(路端电压)的变化情况.(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化. 2.关于电源的功率问题(1)如图7—2所示,电阻Rr ,则:电源消耗的总功率用P 总=______求解;电源的输出功率用P 出=________求解; 电源的内耗功率用P 耗=________求解. 定值电阻的发热功率亦可用P R =I 2R电源的效率为100⨯=总出P Pη%值得注意的是,若外电路是纯电阻电路,部分电路的欧姆定律适用:P=I 2R=U 2/R .电源的输出功率P 外=UI=I 2R=U 2/R .同样能量守恒的方程也就有:EI=UI+I 2r 或EI=I 2R+I 2r ,或EI=U 2/R+I 2r 。
若外电路是非纯电阻电路,能量守恒方程只有:EI=IU+I 2r .(2)电源的输出功率的变化:①当∣R 一r ∣越大,电源的输出功率P 出越______;∣R-r ∣越小,电源的输出功率 P 出越___________.②当∣R —r ∣=0时,即R=r 时.电源的输出功率最大为rE P 42=出.【问题探究】①讨论当外电路总电阻R 变化时,路端电压与内压分别如何变化________________________________________________________________________________ ②R →∞(外电路断路)时:I=_______________,U 内=__________,U 外=_______________。
《第十二章 2 闭合电路的欧姆定律》教学设计教学反思
此外,还可以设计一些扩展性的讨论问题,如“如何在实际生活中应用闭合电路的欧姆定律?”等问题,激发学生思考,增进学生对知识的深入理解和应用。
五、教学反思:
今天我们深入学习了高中物理课程《闭合电路的欧姆定律》的第二课时。在前一课时的铺垫下,学生们已经对闭合电路有了初步的认识,此刻我们要进一步探讨它的欧姆定律。
起首,学生们在理解闭合电路的欧姆定律时表现精彩。他们能够根据定律的内容诠释一些常见的电路现象,如电源输出功率的变化规律等。这让我感到非常欣慰,因为这表明他们已经掌握了定律的核心观点。
然而,在教学过程中我也发现了一些问题。比如,有部分学生对电源内阻的理解存在偏差,导致在做题时容易出错。对够准确理解电源内阻的观点及其对电路的影响。
3.实验探究:进行一个简单的实验,通过测量电池的电动势和内阻,让学生直观地理解闭合电路的欧姆定律的实际应用。实验过程中,引导学生观察数据,分析实验结果,加深学生对定律的理解。
4.教室小结:总结本节课的主要内容,包括电源电动势、闭合电路的欧姆定律等内容,强调这些观点和规律在实际中的应用。帮助学生回顾和稳固所学知识。
6.如何通过闭合电路的欧姆定律诠释电源的效率?
7.如何测量电源的电动势和内阻?
8.电源的短路电流和开路电压分别是什么?
思考题:
1.闭合电路的欧姆定律在现实生活中的应用有哪些?
2.如何根据闭合电路的欧姆定律诠释一些常见的电路故障?
3.如何根据电源的电动势和内阻计算电路中的功率损失?
4.电源的输出功率和负载电阻之间的干系是什么?
四、教学过程:
本节教学内容主要分为导入新课、新课教学、实验探究、教室小结和作业安置五个部分。
闭合电路的欧姆定律 导学案
2-7 闭合电路的欧姆定律导学案课前篇(学会自主学习)【课标解读】1.能利用能量守恒独立的推导闭合电路欧姆定律2.理解闭合电路中电源电动势与电路中内、外电压(路端电压)的关系3.掌握闭合电路中路端电压随外电路电阻变化的规律【知识储备】1.电源的作用:2.反映电源特性的两个参数是和3.欧姆定律的适用条件4.焦耳定律及能量守恒定律【自主预习】一、闭合电路1.外电路:(请在右图中标注出)外电路的的电势降落习惯上叫_________,也叫,用U表示.外2.内电路:(请在右图中标注出)内电路的电阻叫_______.当电路中有电流通过时,内电路的电势降落叫_______,用U内表示.二、闭合电路欧姆定律的推导1.闭合电路欧姆定律(1)在时间t内,外电路中电流做功产生的热Q=____________.外=____________.(2)在时间t内,内电路中电流做功产生的热Q内(3)非静电力做功提供的电能W=___________根据能量守恒定律,有W=Q内+Q外,所以EIt=_______________即E= 整理得I =2.电动势E、外电压U外与内电压U内三者之间的关系,即E =三、闭合电路中路端电压随外电阻变化的规律1.路端电压U外:外电路上总的电势降落.负载R:电路中消耗电能的元件.2.路端电压与负载的关系(1)根据U外=__________、I=_____________可知:当R增大时,U外________;当R减小时,U外________.(填“增大”或“减小”)(2)两种特殊情况:当外电路断路时,R=∞,I=_________,U外=_________当外电路短路时,R=0,I=_______ __,U外=_________【预习反馈】1.一个电源接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,则电源的电动势为V内阻为Ω.2.许多人造卫星都用太阳电池供电.太阳电池由许多片电池板组成.某电池板不接负载时的电压是600µV,短路电流为30µA.则这块电池板的内阻为Ω.课上篇(学会合作交流)【构建知识体系】【重难点突破】1.闭合电路欧姆定律(1)应用的物理规律(2)推导过程(3)结论(4)变式2.实验探究:路端电压与负载的关系(1)请你按照P61演示,连接电路(待老师检查后,进行通电操作)(2)观察与记录①观察负载电阻变化时,电压表和电流表的示数如何变化,有怎样的规律②当电键S断开时,记录电压表示数(3)结论(4)理论分析【典例释疑】【例1】如图所示,R为电阻箱,V为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2 Ω时,电压表读数为U1=4 V;当电阻箱读数为R2=5 Ω时,电压表读数为U2=5V.求:电源的电动势E和内阻r;【例2】如图所示,R为滑动变阻器,R0为定值电阻,A为电流表,V为电压表,调节滑动变阻器滑片的位置时,电压表和电流表的示数会发生改变.第一次调节滑动端到某一位置,测得此时电压表的示数为U1,电流表的时数为I1,将滑动端调到另一位置时,测得电压表的示数为U2,电流表的时数为I2,则该电源的电动势E和内阻r分别是多少.【随堂反馈】1.若E表示电动势,U表示外电压,U′表示内电压,R表示外电路的总电阻,r表示内电阻,I表示电流,则下列各式中正确的是()A.U′=IR B.U′=E-UC.U=E+Ir D.U=RR+r·E2.在闭合电路中,下列叙述正确的是()A.闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比B.当外电路断开时,路端电压等于零C.当外电路短路时,电路中的电流无穷大D.当外电阻增大时,路端电压也增大课后篇(学会应用与拓展)【达标检测】1.如图所示,用两节干电池点亮几只小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,以下说法正确的是()A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗B.灯多时各灯两端的电压较低C.灯多时通过电池的电流较大D.灯多时通过各灯的电流较大2.如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果变阻器的滑片向b端滑动,则()A.电灯L更亮,安培表的示数减小B.电灯L更亮,安培表的示数增大C.电灯L更暗,安培表的示数减小D.电灯L更暗,安培表的示数增大3.如图所示的电路中,电阻R=10 Ω.当开关S断开时,电压表示数为6 V.当开关S闭合时,电压表示数为5.46 V,则电源的电动势和内阻为多少?4.如图所示,闭合电键后测得此时的电压表示数为U1,电流表的时数为I1,当改变滑片的到一个新的位置,此时电压表的示数为U2,电流表的时数为I2,求该电源的电动势E和内阻r分别是多大.。
§2.7 闭合电路的欧姆定律1学案
千淘万漉虽辛苦,吹尽狂沙始到金。
放弃时间的人,时间也放弃他。
——莎士比亚§2.7 闭合电路的欧姆定律(一) 同步导学案【学习目标】(1)能够推导出闭合电路欧姆定律及公式,知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和; (2)熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题; (3)理解路段电压与负载的关系。
【自主学习】1.闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路的组成:①内电路:电源内部的电路,其电阻称为_____,内电阻所降落的电压称为____;②外电路:电源外部的电路,其两端电压称为______或_______;③内、外电压与电动势大小之间的关系:____________(2)闭合电路欧姆定律的内容:闭合电路里的电流,跟电源的电动势成_______,跟整个电路的电阻成__________。
公式:______________________==E I 或,公式的适用条件:外电路为纯电阻电路。
(3)路端电压与电流的关系图象(U —I 图象) 是一条_________线.该线与纵轴交点的值表示__________,该线的斜率表示__________;据U=E-Ir 画出电源的U 一I 图象。
如图l7一l 所示。
2.路端电压U 与外电阻R 之间的关系:(E 和r 为定值)①当外电阻R 增大时,根据rR EI +=可知,电流I _______,内电压U r _______,根据U 外=E-U r 可知路端电压______.(填各量的变化情况)当外电路断开(断路)即R 为无限大,电流I =_______ ;U r =__________ ;U 外=_________②当外电阻R 减小时,根据rR EI +=可知电流I ______,内电压U r ______,根据U 外=E-U r 可知路端电压_______.(填各量的变化情况)当外电路短路即R =_____,电流I =_______ ;U r =__________ ;U 外=_________ 【问题探究】闭合电路欧姆定律的推导(纯电阻电路、利用能量守恒)右图中外电路中总电阻为R ,电源内阻为r ,设电路中电流为I ,在时间t 内: ①外电路中电流做功产生的热为: ②内电路中电流做功产生的热为: ③电源非静电力移动电荷所做的功为:由能量守恒可得: 即: 整理后得:闭合电路欧姆定律: 上式还可以写成:E=IR+Ir=U 外+U 内。
高二物理 第二章 直流电路 第四节闭合电路的欧姆定律 教科版(1)
四川省岳池县第一中学2021-2021学年高二物理第二章直流电路第四节闭合电路的欧姆定律导学案教科版【学习目标】1.明白得电动势的概念,明白电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.明白电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。
3.明白得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。
4.明白得路端电压随电流(或外电阻)关系的公式表达,并能用来分析、计算有关问题。
【学习重点】一、把握闭合电路欧姆定律的内容;二、路端电压和电流(或外阻)的关系,及其图像的物理意义。
【学习难点】一、明白得电动势的概念;二、明白得路端电压和电流(或外阻)的关系。
【课前预习】一、闭合电路组成1.闭合电路至少包括的元件有:。
2.内电路、内阻、内电压电源内部的电路叫,内电路的电阻叫,当电路中有电流通过时,内电路两头的电压叫,用U内= 。
3.外电路、路端电压电源外部的电路叫,外电路两头的电压适应上叫,也叫用U外= 表示。
二、闭合电路欧姆定律1.闭合电路欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成,跟内、外电路的电阻之和成。
2.公式:。
3.经常使用的其它变形公式: 、 、 。
三、路端电压与外电阻的关系当R 增大时,依照 可知电流I 。
内电压Ir 依照 可知路端电压U 外 同理,R 减小时,U 外 。
(2)讨论 两种特殊情形 1.断路:,=I ,因此=外U2.短路:=R ,=I ,因此=外U 【新课探讨】合作探讨一、闭合电路的电势转变规律如下图1—1所示,在外电路中,沿电流方向电势在 。
因此,电阻两头的电压也常称电压降。
在内电路中,正、负极周围化学反映层,电势显现“ ”,而内阻上,沿电流方向电势仍在 ,但整体而言,“ ”的大于 的。
因此,在内电路,沿电流方向电势在慢慢 。
合作探讨二、闭合电路中的能量转化与守恒如图1—2所示,设电键闭合后,电路中的电流为I ,那么 ①在时刻t 内,外电路中电流做功产生的热为 。
闭合电路的欧姆定律学案
闭合电路欧姆定律1.掌握闭合电路的欧姆定律,理解各物理量及公式的物理意义2.会用定律分析外电压随外电阻变化的规律 教学重点与难点1.重点:闭合电路欧姆定律的理解和应用 2.难点:外电压等随外电阻变化规律一、闭合电路欧姆定律: 将U= IR U/=Ir 代入E= U +U/得I=r R E+即闭合电路的电流 二、路端电压 ⑴ 路端电压与电流的关系 U=E-Ir 注:适用于任意电路。
图象如图,图象为倾斜直线,纵截距表示电源电动势,斜率的绝对值表示电源内阻。
读图像时注意一下几点: a.线与U 轴的交点一定是电源的电动势 b.曲线与I 轴的交点未必是电源短路电流 c.曲线的斜率大小一定是电源内电阻的大小 d.曲线上某一点坐标之积是输出功率,⑵ 路端电压与负载关系负载即用电器,而R 就是由负载的结构决定的,当其变化时,路端电压U ,电流I 随之变化,由E=U+Ir 得U=E -Ir=R rE +1。
可见:(1)U 路随R 的增大而增大,随R 的减少而减小,变化如图示。
(2)当 R →0(短路)时,U =0,此时I=r E最大.会引起火灾。
(3)当R →∞(断路)时,U =E【疑难辨析】1.电动势在数值上等于断路时电源两端的电势差.用电压表测量只是粗测电源电动势 ⑴电压表正负极的接法外电路接通时,在内、外电路上的电压是由于内、外电路上有电阻而产生的.测量时,都必须顺着电流方向接入电压表,其正负接线柱位置如图所示,即外电路电压表正极接电源正极,而内电路电压表的正极顺着电流接应接在靠近负接线柱一侧. ⑵E=U 内+U 外普遍适用 外电路断开时粗测电源电动势,闭合时测的是路端电压(外电压) ⑶电动势是电源的属性,是否随外电路而变化?⑷E 大说明电源将其它形式的能转化为电能的本领大,那么E 大非静电力做功多吗? (5)区别电压与电动势——电动势在数值上等于用非静电力将1C 正电荷从电源负极移到正极做的功;而电压在数值上等于移动1C 正电荷时电场力作的功,它们都反映了能量的转化,但转化的过程是不一样的。
人教版高中物理全套教案和导学案第2课时闭合电路的欧姆定律
第二课时闭合电路的欧姆定律第一关:基础关展望高考基础知识一、电动势知识讲解(1)非静电力:从低电势处指向高电势处的某种力称为非静电力.说明:非静电力的种类很多,例如,化学电源中的化学力、发电机内由于电磁感应而产生的电磁力.(2)电动势①定义:非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫电源的电动势.②公式:E=Wq.③单位:伏特,用“V”表示.④物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小,在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.[来源:Zxxk.]二、闭合电路的欧姆定律知识讲解1.闭合电路欧姆定律①文字表达:闭合电路中的电流跟电源电动势成正比,跟内、外电路中的电阻之和成反比.[来源:学#科#]②数学表达式:I=ER r公式中R表示外电路的总电阻,E表示电源电动势,r是电源内阻.2.闭合电路的路端电压随电流变化的规律(1)路端电压:电路两端的电压,即电源输出电压U外=E-IrR↑→I↓→Ir↓→U↑,Umax=E(I min=0,断路)R↓→I↑→Ir↑→U↓,U min=0(I max=Er,短路)(2)路端电压与电流的关系,即U-I图线①因为U=E-Ir,故U随I的增大而减小,它们的关系曲线如图所示.②直线斜率的绝对值表示电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E,横轴的截距为短路电流.③U随I变化的本质原因是电源有内阻.④图线上每一点坐标的乘积为电源在此时的输出功率.活学活用如图所示,变阻器R2的最大值为10 Ω,电阻R3=5 Ω,电源内阻为1Ω.当开关S闭合时,变阻器的滑片在中点的位置.当电源的总功率为16 W,输出功率为12 W,此时R1正常工作.求:(1)电灯R1的阻值是多少?(2)当S断开时,要使电灯正常发光,应使变阻器的使用电阻改变多少?解析:(1)在内电路上消耗的功率Pr=P总-P=I2r所以I= P Pr-总=16121-A=2 A;[来源:]在外电路上的功率P=UI,所以U=P I =122 V=6 V, 通过R 3的电流I 3=3U R =65A=1.2 A, 通过R 1的电流I 1=I-I 3=2 A-1.2 A=0.8 A,又U=1121I R R 2⎛⎫+ ⎪⎝⎭,代入数据,解得R 1=2.5 Ω. (2) 由欧姆定律得电源电动势E=U+2r=8 V,灯R 1正常发光时的电压U 1=I 1R 1=0.8×2.5 V=2 V.当S 断开时,要使R 1正常发光,必须使R 1两端电压为2 V ,通过的电流I 1=0.8 A ,内电路电压Ur=Ir=1I I=−−→ I 1r=0.8×1 V=0.8 [来源:] V,R 2两端电压U 2=E-U 1-Ur=(8-2-0.8) V=5.2 V,所以R 2=21U I =5.20.8Ω=6.5 Ω.故S 断开后,要使灯正常发光,需使R 2由5 Ω调至6.5 Ω.即电阻应增加1.5 Ω.答案:(1)2.5 Ω(2)增加1.5 Ω 第二关:技法关解读高考解 题 技 法一、电源的最大输出功率和用电器获得最大功率的分析方法技法讲解1.电源的输出功率:P 出=UI=()22RE R r + =()22E R r 4rR -+由上式可以看出:(1)当R=r 时,电源的输出功率最大,P m =2E 4r,此时电源效率η=50%. (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 外与R 的关系如图所示.2.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法,如当用电器还与其他电路串联时,利用电路的等效性,可以将其他串联电路的电阻R其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻,再利用前面的方法分析.典例剖析例1如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()[来源:学,科,Z,X,X,K]A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率[来源:Zxxk.]B.当R1=R2+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大解析:解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用不同的等效方式.在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E、内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图1),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得电功率最大,选项A正确.在讨论R1的电功率时,可将R2视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R1与电动势为E、内阻为(R2+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图2),R1的电功率即等效电源的输出功率.当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r),R1获得的电功率最大;故选项B错误,选项C正确,在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.综上所述,该题的正确答案是AC.答案:AC二、含有电容器的电路分析方法技法讲解电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充、放电时,电路有充电、放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:1.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压,而与电容器串联的电阻看成导线.3.对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.典例剖析例2如图所示,电容器C1=6 μF,C2=3 μF,电阻R1=6 Ω,R2=3 Ω.当电键S断开时,A\,B 两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18 V)解析:在电路中电容器C1、C2的作用是断路,当电键S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此U AB=U AC=U DB=18 V.当S断开时,电容器C1所带电荷量为Q1=C1U AC=C1U DC=6×10-6×18 C=1.08×10-4 C.当S闭合时,电路R1、R2导通,电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得U ′AC =112R R R + U=663+×18 V=12 V 此时电容器C 1所带电荷量为 Q ′1=C 1U ′AC =6×10-6×12 C=0.72×10-4 C.电容器C 1所带电荷量的变化量为ΔQ=Q ′1-Q 1=-3.6×10-5C 负表示减少答案:U AB=18 V 减少3.6×10-5 C三、电路故障的分析方法技法讲解1.故障的特点(1)断路的特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中某两点之间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零.2.故障的分析方法(1)仪器检测法①断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点. ②短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若 电压表示数为零时,该电路被短路,若电压表示数不为零,则该电路不被短路或不 完全被短路.③用电压表测量,若理想电压表示数为电源电动势,可判断电路故障为断路;若电压表示数不为零,则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电 路没被短路;若电压表示数为零,则电压表两端至电源的部分电路可能有断点,或 者是与电压表并联的部分电路被短路.(2)假设法:已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,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;直到找到可能发生的全部故障 为止.典例剖析例3如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S 接通后,灯泡L 1和L 2都不亮,用电压表测得各部分电压是U ab =6 V,U ad =0,U cd =6 V,由此可判定()A. L1和L2的灯丝都烧断了B. L1的灯丝烧断了C. L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路解析:由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由U ab=6 V 和U ad=0可知外电路上bcd段有断点;由U cd=6 V可知外电路上cL2d段有断点,即L2烧断,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有与L2同时断开,否则也不存在U cd=6 V.这种情况下,U ad=0是情理之中的.故而C选项正确.答案:C第三关:训练关笑对高考随堂训练1.下列关于电源电动势的说法①电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量②外电路断开时的路端电压等于电源的电动势③用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势④外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电动势以上说法正确的是()A.①②③④B.①②③C.①②④D.只有②解析:电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量.①正确,由E=U+Ir知,当外电路断开时,I=0,E=U,②正确.由于电压表电阻很大,I很小,则U≈E.③正确.外电路的总电阻越小,路端电压越小,④错.正确选项为B.答案:B2.如图所示电路中,闭合电键,灯L 1、L 2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L 1变亮,灯L 2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()A.R1断路 B.R2断路C.R3短路 D.R4短路解析:等效电路如下图所示,若R 1断路,总电阻变大,总电流变小,内电压变小,外电压变大,L 2变暗,电流表读数变小,L 1变亮,故A 正确.若R 2断路,总电阻变大,进一步得出L 1变暗,L 2变亮,故B 错误.若R 3短路,总电阻变小,电流变大,内电压变大,外电压变小,L 1变亮,L 2变暗,但电流表示数等于I 总-I 2变大,故C 错误.若R 4短路,情形与R 3短路相似.D 错误,故本题只有A 正确.(本题也可用“串反并同”快速求解)答案:A3.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总 随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr 随电流I变化的图线.若A、B对应的横坐标 2A,那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是 ( )A.2W、0.5Ω B.4W、2ΩC.2W、1Ω D.6W、2Ω解析:两图线在C 点相交,表明电源总功率与内部热功率相等,意味着电源短路. 所以r=2P I 总 =293Ω=1 Ω,电源电动势E=Ir=3 V ,因AB 对应的电流I=2 A ,根据闭合电路欧姆定律可得R+r=E I=1.5 Ω,所以R=(1.5-1)Ω=0.5 Ω,其功率P=I 2R=22×0.5 W=2W.[来源:Zxxk.] 答案:A4.演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是( )A.物体M 运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M 不动时,电压表的示数不会发生变化C.物体M 不动时,电路中没有电流D.物体M 不动时,电压表没有示数解析:电压表测量的电压是滑动变阻器左部分电压,随着M 点的移动,电压表示数也发生变化,物体M 不动时,电压表示数不发生变化,故应选B.因电压表为理想电表,电路总电阻不变,故电流不变,所以A 、C 错.答案:B5.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计;G 为灵敏电流表,其内阻Rg 保持不变;R 为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 ℃时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3.6 mA时,热敏电阻的温度是()A.60 ℃B.80 ℃C.100 ℃D.120 ℃解析:由图乙可知,当R的温度等于20 ℃时,热敏电阻R1=4 kΩ,根据闭合电路欧姆定律可得I1=E/(R1+Rg),解得Rg=0.5 kΩ;当电流表示数I2=3.6 mA时,由I2=E/(R2+Rg)解得此时热敏电阻R2=2 kΩ,由图乙可知热敏电阻的温度为120 ℃,正确选项是D.答案:D课时作业三十五闭合电路的欧姆定律1.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1\,R2和R3的阻值都相同.在电键S处于闭合状态下,若将电键S1由位置1切换到位置2,则()A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大C.电阻R2两端的电压变大D.电池的效率变大解析:本题考查电路的动态分析,与一般的题目不同的是由于题目中各电阻均已知,所以可通过计算求解.设R 1=R 2=R 3=R,开关S 1在位置1时,电路的总电阻为(32R+r),当切换到2位置时,电路的总电阻为(23R+r),所以总电阻变小,总电流增大,路端电压U=E-Ir 将变小,A 项错误.电源内耗功率P=I 2r 将变大,B 项正确;当开关位于1时,R 2两端的电压为U 2=E 3R r 2+×R=E 3R r 2+,开关位于2时,R 2的电压为U ′2=E3R r 2+×R ×3123R R R R ++=RE 2R 3r +,所以R 2的电压变小,C 选项错误;电源的效率为η=R R 外总 =R R r+外外 =1-r R r +外,开关位于2时,R 外变小,R rr +外变大,所以电源效率比开关位于1时变小,D 项错误.答案:B2.如图(1)所示,电压表V 1、V 2串联接入电路中时,示数分别为6 V 和4 V ,当只有电压表V 2接入电路中时,如图(2)所示,示数为9 V ,电源的电动势为()A.9.8 VB.10 VC.10.8 VD.11.2 V解析:根据闭合电路欧姆定律,电源两端的路端电压:U=E-Ir 得:10=E-24R r,9=E-29R r ,可知C 选项正确.答案:C3.用电压表检查如图所示的电路中的故障,测量 U ad =5.0 V,U ab =0,U bc =5.0 V,U cd =0,则电路故障可能是()A.滑动变阻器R1断路B.电容器C被击穿C.电阻R2断路D.电感线圈L断路解析:判断电路故障的最常用的一种方法是使用电压表,电压表在使用时“只要电压表的正负接线柱能与电源的正负极接通,同时与电压表并联的部分电路没有短路现象发生时,电压表就会有示数”.由题意U ad=U bc=5.0 V可知ab、cd间为通路,AC错误;若电容器C被击穿,则bc两点间电压将为零,B错误;故正确答案为D.答案:D4.如图所示,滑动变阻器的滑片P向A端滑动,则()A.电源总功率增大B.灯泡L1变亮C.灯泡L2变暗D.灯泡L3变亮解析:等效电路如图.P向A端滑动时,滑动变阻器接入电路中的电阻变小,电路总电阻R减小,即L1、L2变亮,L3变暗,总功率变大,故A、B正确.[来源:学,科,]答案:AB5.如图所示,电阻R 1=20 Ω,电动机线圈电阻R 2=10 Ω.当开关S 断开时.电流表的示数为0.5 A ;当开关S 闭合后,电动机转起来,电路两端电压不变.电流表显示的电流I 或电路消耗的电功率P 应是()A.I=1.5 AB.I >1.5 AC.P=15 WD.P <15 W解析:开关S 断开时,电流表示数为0.5 A ,则U=I 1R 1=10 V;合上S 后,电动机接入电路,因电动机为非纯电阻用电器,故I 2<2U R =1 A,电路总功率P 总=UI 总=U (I 1+I 2)<10×(1+0.5) W=15 W.则A 、B 均错.D 项对.答案:D6.图为大型电子地磅电路图,电源电动势为E ,内阻不计.不称物体时,滑片P 在A 端,滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流较小;称重物时,在压力作用下使滑片P 下滑,滑动变阻器有效电阻变小,电流变大.这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重力值.若滑动变阻器上A 、B 间距离为L ,最大阻值等于定值电阻阻值R 0,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k ,则所称重物的重力G 与电流的大小I 的关系为()A.G=2kL-EkLIR B.G=kLC.G=EIR +kL D.G=kIL解析:由于滑片P 的移动,所以接入电路的电阻随重物的增加而减小,设所称重物的重力为G 时,弹簧压缩x(AP=x),则电路中的总电阻为R 0+L xL- R 0, 由欧姆定律可得E=I (R 0+L xL- R 0),① 由胡克定律得G=kx ②由①②两式解得G=2kL-0EkLR I,故选项A 正确. 答案:A7.在如图所示的电路中,开关S 1、S 2、S 3、S 4均闭合,C 是极板水平放置的平行板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个开关后P 会向下运动()A.S 1B.S 2C.S 3D.S 4解析:四个开关均闭合时,油滴悬浮于平行板电容器的极板间,油滴所受合外力为零,说明油滴除受重力外必受电场力的作用,且大小与重力相等,方向与重力相反.若断开某个开关后,油滴向下运动,必是电场力减小,电容器极板间电压减小所致.从电路连接形式可看出,电阻R 1、R 2并联后与电容器C 串联.故电容器C 实质上是并联在电阻R 3两端.因R 1、R 2的电阻相对于电容器而言可忽略,断开S 1不会使电容器两板间的电压发生变化;断开S 4,电容器两板间的电压保持不变;断开S2,因电源内阻远小于电容器的电阻,电容器两板间电压反而会升高;只有断开S3时,电容器通过R3放电,使电容器两板间的电压降低,P才会向下运动.答案:C8.如图所示的电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻是R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头a端移到b端的过程中,下列描述正确的是()[来源:Z&xx&k.]A.电路的总电流先减小后增大B.电路的路端电压先增大后减小C.电源的输出功率先增大后减小D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大解析:当滑动触头从a滑到b的过程中,R1接入电路的电阻(实际上是R a P与R b P的并联电阻)先增大后减小,所以电路中的电流I先减小后增大,路端电压先增大后减小,A、B 项均正确;因为R外总大于r,由电源的输出功率P随R外变化的图象知,电源的输出功率先减小后增大,C项错误;将R2+r2视为电源内阻,则外电阻先增大后减小,且总小于电源内阻,故R1消耗的功率先增大后减小,D错误.答案:AB9.图中图线①表示某电池组的输出电压-电流关系,图线②表示其输出功率-电流关系.该电池组的内阻为_________Ω.当电池组的输出功率为120 W时,电池组的输出电压是V_________________.解析:图线①为路端电压和电流的关系,其直线的斜率即为电源的内阻,即r=5 Ω;由图线②可以看出当输出功率为120 W 时其电流为4 A ,由P=UI 知U=P/I=30 V.答案:5 3010.如图所示,电源电动势E=4.0 V ,电源内电阻r=0.50 Ω,电阻器R 2=18 Ω,安培表A 1的读数为0.50 A,安培表A 2的读数为0.30 A ,伏特表V 的读数为3.0 V ,求:R 1、R 3、R 4的阻值各多大?(不计各电表内阻的影响)解析:先把题图所示电路中的安培表短路、伏特表断路,根据节点跨接法画出图甲所示的简化电路结构,再把各电表填到其对应的位置改画成图乙所示的电路图.由图甲可以看出R 3和R 4串联后再和R 1、R 2并联接在电源两端.由图乙可以看出安培表A 1示数为通过R 2上的电流I 2和通过R 3上的电流I 3之和;安培表A 2量的是通过R 3、R 4上的电流(I 3=I 4);伏特表量的是R 3两端的电压.由欧姆定律得R 3=33U I =3.00.30Ω=10 Ω, 通过R 2上的电流I 2=0.50 A-0.30 A=0.20 A ,电源的端电压U=U 1=U 2=I 2R 2=0.20×18 V=3.6 V 由闭合电路的欧姆定律E=U+Ir 电路的总电流I=E U r - =4 3.60.5- A=0.80 A R 1上的电流为I 1=I-(I 2+I 3)=0.30 AR 1=11U I =3.60.30Ω=12 Ω R 4两端的电压U 4=U-U 3=3.6 V-3.0 V=0.60 VR 4=44U I =0.600.30Ω=2.0 Ω 解得R 1、R 3、R 4的阻值分别为12 Ω,10 Ω和2.0 Ω. 答案:12 Ω10 Ω2.0 Ω11.如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0 V,内阻r=1.0 Ω;电阻R 1=10 Ω,R 2=10 Ω,R 3=30 Ω,R 4=35 Ω;电容器的电容C=100 μF.电容器原来不带电.求接通电键S 后流过R 4的总电荷量.解析:由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为R=z123123R R R R R R +++() +r 由欧姆定律得,通过电源的电流I=E R电源的路端电压U=E-Ir电阻R 3两端的电压U ′=32R R R+ 3U通过R 4的总电荷量就是电容器的电荷量Q=CU ′由以上各式并代入数据解得Q=2.0×10-4C 答案:2.0×10-4C12.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=40 cm.电源电动势E=24 V,内电阻r=1 Ω,电阻R=15 Ω.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v 0=4 m/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.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=10 m/s 2)解析:(1)小球进入板间后,受重力和电场力的作用,且到A 板时速度为零.设两极间电压为UAB ,由动能定理得-mgd-qU AB =0-12mv 20 所以滑动变阻器两端电压U 滑=U AB =8 V. 设通过滑动变阻器的电流为I ,由欧姆定律得 I=E U R r-+滑=1 A滑动变阻器接入电路的电阻R 滑=U I滑=8 Ω. (2)电源的输出功率P 出=I 2(R+R 滑)=23 W. 答案:(1)8 Ω(2)23 W[来源:]。
2.7.1 闭合电路的欧姆定律--选修3-1导学案
丹凤中学2019届物理学科导学案总计:900 编写人:刘全红审核人:王高阳 N0:2019wlx3-1—016§2.7.1 闭合电路的欧姆定律[学习目标]1.了解内电路、外电路,知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2.掌握闭合电路欧姆定律的内容,理解各物理量及公式的物理意义.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系.一、知识记忆与理解[自主预学]1.内、外电路的概念,有什么特点:2.什么是闭合电路的欧姆定律?(1)内容:(2)公式:I=ER+r①或E=IR+Ir②或E=U外+U内.③(3)适用条件思考:我们用电压表直接连接电源的两端,电压表的读数________(填“大于”、“小于”或“等于”)电源电动势.为什么?【预学检测】1在图1所示的电路中,R1=9Ω,R2=5Ω,当a、b两点间接理想的电流表时,其读数为0.5A;当a、b两点间接理想的电压表时,其读数为1.8V.求电源的电动势和内电阻.2如图2所示,电源电动势为6V,内阻为1Ω,R1=5Ω,R2=10Ω,滑动变阻器R3的阻值变化范围为0~10Ω,求电路的总电流的取值范围.二、思维探究与创新探究一:路端电压与负载的关系1.路端电压的表达式:U=E-Ir.2.路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R增大时,电流I减小,路端电压增大.(2)当外电阻R减小时,电流I增大,路端电压减小.(3)两个特例:外电路断开时,R→∞,I=0,U =E,据此特点可测电源电动势.外电路短路时,R=0,I=Er,U=0,据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因.3.外电压U与电流I的关系由U=E-Ir可知,U-I图象是一条斜向下的直线,如图3所示.图3(1)图象中U轴截距E表示电源的电动势.(2)I轴截距I0等于短路电流.(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻,即r=|ΔUΔI|.丹凤中学2019届物理学科 导学案总计:900 编写人: 刘全红 审核人:王高阳 N0:2019wlx3-1—016注意:若纵坐标上的取值不是从零开始,则横坐标截距不表示短路电流,但斜率的绝对值仍然等于内阻.【预学检测】(多选)如图4所示是某电源的路端电压与电流的关系图象,下列结论正确的是( )图4A .电源的电动势为6.0 VB .电源的内阻为12 ΩC .电源的短路电流为0.5 AD .电流为0.3 A 时的外电阻是18 Ω三、 技能应用与拓展 [当堂检测][A 基础题]1、有两个相同的电阻,阻值为R ,串联起来接在电动势为E 的电源上,通过每个电阻的电流为I ;若将这两个电阻并联,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为2I3,则该电源的内阻是( )A .R B.R 2 C .4R D.R82(多选)对于电动势和内阻确定的电源的路端电压,下列说法正确的是(I 、U 、R 分别表示干路电流、路端电压和外电阻)( ) A .U 随R 的增大而减小B .B .当R =0时,U =0C .当电路断开时,I =0,U =0D .当R 增大时,U 也会增大3(多选)如图6所示为某一电源的U -I 图象,由图可知( )图6A .电源电动势为2VB .电源内阻为13ΩC .电源短路时电流为6AD .电路路端电压为1V 时,电路中电流为5A[能力拓展] 4如图7所示,电源电动势E =30V ,内阻r =1Ω,灯泡上标有“6V 12W ”字样,直流电动机线圈电阻R =2Ω,若灯泡恰好能正常发光,求电动机输出的机械功率.你的收获与疑惑教师评价。
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2.7《闭合电路的欧姆定律》导学案
【学习目标】
1、经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程。
体验能量转化和能量守恒定律在电路中的具体应用,理解内、外电路的能量变化。
2、理解内、外电路的电势降落,理解闭合电路欧姆定律。
3、会用闭合电路欧姆定律分析路端电压和负载的关系,并能进行相关的电路分析和计算。
【重点难点】
重点:1、推导闭合电路欧姆定律,应用定律进行有关讨论。
2、路端电压与负载的关系
难点:路端电压与负载的关系
预习案
1、闭合电路欧姆定律
(1)内电路、内阻、内电压
电源内部的电路叫____________。
内电路的电阻叫__________。
当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫___________。
用U内表示
(2)外电路、路端电压
电源外部的电路叫____________。
外电路两端的电压习惯上叫____________。
用U外表示
2、电动势E、外电压U外与内电压U内三者之间的关系________________。
①电动势等于电源___________时两极间的电压
②用电压表接在电源两极间测得的电压U外___E
3、闭合电路欧姆定律
①内容___________
②表达式_________________________________
③常用变形式_________________________________
预习自测
1、关于电源的电动势,下面叙述正确的是()
A、电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压
B、同一电源接入不同电路,电动势就会发生变化
C、电源的电动势时表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量
D、在闭合电路中,当外电阻变大时,路端电压变大,电源的电动势也变大
探究案
探究一:闭合电路的欧姆定律:
问题一:什么是闭合电路,分别由哪几部分组成?闭合电路中电荷是怎样移动的?问题二:闭合电路中沿电流方向电势是如何变化的?为什么?
问题三:推导闭合电路欧姆定律
设电源电动势为E,内阻为r,外电路电阻为R,闭合电路的电流为I,
1、写出在t时间内,外电路中消耗的电能E外的表达式;
2、写出在t时间内,内电路中消耗的电能E内的表达式;
3、写出在t时间内,电源中非静电力做的功W的表达式;
4、根据能量守恒定律推导闭合电路欧姆定律
(1)内容
(2)表达式
(3)它的适用条件是什么?
(4)其他表达式
5、什么是路端电压?什么是内电压?电动势,路端电压,内电压的关系是怎样的?
针对训练1.一个电源接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。
探究二、路端电压与负载的关系
1、路端电压U:他是外电路上总的电势降落。
负载R:电路中消耗电能的元件。
2、路端电压与外电阻的关系
①根据U=E-Ir、I=
r
R
E
可知:当R_____时,U增大,当R_____时,U减小
②当外电路断开时,R==_____,I=_____,U=_____
当外电路短路时,R==_____,I=_____,U=_____
思考与讨论:
傍晚时每一天用电的高峰时段,万家灯火,但灯光较暗,而夜深人静的候,你若打开电灯,灯光又特别亮;又如在家用电器使用中,打开大功率的空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯又马上亮起来,这是为什么呢?
图4
0 2 4 6 8 1
2
3 U/I /A
图5 3、路端电压与电流的关系图像
由U=E-Ir 可知,U-I 图像是一条向下倾斜的直线如图 说出:
①图线与纵轴截距的意义_____________________ ②图线与横轴截距的意义_____________________ ③图像斜率的意义___________________________ ④与部分电路欧姆定律U —I 曲线的区别________ _________________________________________
针对训练2、在图1中R 1=14Ω,R 2=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I 2=0.3A.求电源的电动势E 和内电阻r 。
探究点三:闭合电路中的功率
问题一、闭合电路中的功率 ①电源的电功率:P= ②电源的输出功率:P 出= ③电源内耗功率:P 内= ④关系:
问题二、纯电阻电路电源的输出功率是多少,什么条件下输出功率最大?做出P-R 关系图
问题三3、电源的效率如何表示?当外电路是纯电阻电路时电源的效率又如何表示?效率的高低如何变化?
当堂检测
1、如图4所示的电路中,当变阻器R 3的滑动触头P 向b 端移动时( )
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
2、如图5是某电源的路端电压U 随干路电流I 的变化图像,由图像可知,
该电源的电动势 V,内阻为 。
3、以太阳能电池板,测得他的开路电压为800mV,短路电流40mA.如将该电池板与一阻值为20Ω 的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是( ) A 、0.10V B 、0.20V C 、0.30V D 、0.40V
4、电源的电动势为4.5V ,外电阻为4.0Ω时,路端电压为4.0 V 。
如果在外电路并联一个6.0Ω的电阻,路端电压是多大?如果6.0Ω的电阻串联在外电路中,路端电压又是多大?
5、现有电动势1.5V ,内阻1.0Ω的电池多节,准备用一定数量的这种电池串联起来对一个“6.0 V,0.6W ”的用电器供电,以保证用电器在额定状态下工作。
问:最少要用几节这种电池?电路中还需要一个定值电阻做分压用,请计算这个电阻的规格。
图1。