第二课时闭合电路的欧姆定律

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第九章第2讲闭合电路的欧姆定律

第2讲闭合电路的欧姆定律目标要求 1.了解电动势的物理意义，理解并掌握闭合电路的欧姆定律.2.会用闭合电路欧姆定律分析电路的动态变化.3.会计算涉及电源的电路功率.4.掌握路端电压和电流的关系及电源的U －I 图像．考点一闭合电路欧姆定律及应用1．电动势(1)非静电力所做的功与所移动的电荷量的比叫电动势．(2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压． 2．闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比； (2)公式：I ＝ER ＋r (只适用于纯电阻电路)；(3)其他表达形式E ＝U 外＋U 内或E ＝U 外＋Ir (适用于任意电路)．1．电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱．( × ) 2．电动势就是电源的路端电压．( × )3．电源的重要参数是电动势和内阻．电动势由电源中非静电力的特性决定，与电源的体积无关，与外电路无关．( √ )4．在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中，外电阻越大，路端电压越大．( √ )1．路端电压与外电阻的关系(1)纯电阻电路：U ＝IR ＝E R ＋r·R ＝E1＋r R ，当R 增大时，U 增大；(2)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＝Er ，U ＝0.2．动态分析常用方法(1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路． ①分析步骤(如图)：②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系 (2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零．①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大．②所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小．考向1 闭合电路的有关计算例1 (2019·江苏卷·3)如图所示的电路中，电阻R ＝2 Ω.断开S 后，电压表的读数为3 V ；闭合S 后，电压表的读数为2 V ，则电源的内阻r 为( )A ．1 ΩB ．2 ΩC ．3 ΩD ．4 Ω答案 A解析当断开S 后，电压表的读数等于电源的电动势，即E ＝3 V ；当闭合S 后，有U ＝IR ，又由闭合电路欧姆定律可知，I ＝E R ＋r ，联立解得r ＝1 Ω，A 正确，B 、C 、D 错误．考向2 闭合电路的动态分析例2 如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S 闭合后，在滑动变阻器R 0的滑片向下滑动的过程中( )A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大答案 A解析当滑片下移时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，则外电路总电阻减小，电路中总电流增大，电源的内电压增大，则由闭合电路欧姆定律可知，电路的路端电压减小，故电压表示数减小；由欧姆定律可知，R1上的分压增大，而路端电压减小，故并联部分的电压减小，则通过R2的电流减小，即电流表示数减小，A正确．考向3电路故障分析例3如图所示电路中，由于某处出现了故障，导致电路中的A、B两灯变亮，C、D两灯变暗，故障的原因可能是()A．R1短路B．R2断路C．R2短路D．R3短路答案 D解析A灯在干路上，A灯变亮，说明电路中总电流变大，由闭合电路欧姆定律可知电路的外电阻减小，这就说明电路中只会出现短路而不会出现断路，选项B错误．因为短路部分的电阻变小，分压作用减小，与其并联的用电器两端的电压减小，C、D两灯变暗，A、B两灯变亮，这说明发生短路的电阻与C、D两灯是并联的，而与A、B两灯是串联的．观察电路中电阻的连接形式，只有R3短路符合条件，故选项A、C错误，D正确．例4如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为U ab＝6 V，U ad＝0 V，U cd＝6 V，由此可断定()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．滑动变阻器R断路答案 C解析由U ab＝6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由U cd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2断路，选项C正确．电路故障检测方法1．电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联部分短路；2．电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程；3．欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路．在用欧姆表检测时，应断开电源．考点二闭合电路的功率及效率问题1．电源的总功率(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内．(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝E2 R＋r.2．电源内部消耗的功率P内＝I2r＝IU内＝P总－P出．3．电源的输出功率(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝E2R (R＋r)2.4．电源的效率(1)任意电路：η＝P 出P 总×100%＝UE ×100%(2)纯电阻电路：η＝RR ＋r×100%1．外电阻越大，电源的输出功率越大．( × ) 2．电源的输出功率越大，电源的效率越高．( × ) 3．电源内部发热功率越大，输出功率越小．( × )1．纯电阻电路中电源的最大输出功率(如图) P 出＝UI ＝I 2R ＝E 2(R ＋r )2R ＝E 2R (R －r )2＋4Rr ＝E 2(R －r )2R＋4r 当R ＝r 时，电源的输出功率最大为P m ＝E 24r.2．提高纯电阻电路效率的方法η＝P 出P 总×100%＝R R ＋r×100%＝11＋r R×100%，R 增大，η越高．例5 (多选)某同学将一直流电源的总功率P E 、电源内部的发热功率P r 和输出功率P R 随电流I 变化的图线画在了同一坐标系中，如图中的a 、b 、c 所示．以下判断正确的是( )A ．在a 、b 、c 三条图线上分别取横坐标相同的A 、B 、C 三点，这三点的纵坐标一定满足关系P A ＝P B ＋P CB ．b 、c 图线的交点与a 、b 图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4C ．电源的最大输出功率P m ＝9 WD ．电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝1 Ω 答案 ABD解析在a 、b 、c 三条图线上分别取横坐标相同的A 、B 、C 三点，因为直流电源的总功率P E 等于输出功率P R 和电源内部的发热功率P r 之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系P A ＝P B ＋P C ，故A 正确；图线c 表示电路的输出功率与电流的关系图线，很显然，最大输出功率小于3 W ，故C 错误；当内电阻和外电阻相等时，电源输出的功率最大，此时即为b 、c 图线的交点处的电流，此时电流的大小为E R ＋r ＝E 2r ，输出功率的大小为E 24r ，a 、b 图线的交点表示电源的总功率P E 和电源内部的发热功率P r 相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为Er ，功率的大小为E 2r ，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B 正确；当I ＝3 A 时，P R ＝0，说明外电路短路，根据P E ＝EI 知电源的电动势E ＝3 V ，内电阻r ＝EI ＝1 Ω，故D 正确．例6 (2022·湖南省长郡中学高三月考)如图甲所示的电路，其中电源电动势E ＝6 V ，内阻r ＝2 Ω，定值电阻R ＝4 Ω，已知滑动变阻器消耗的功率P 与其接入电路的阻值R P 的关系如图乙所示．则下列说法中正确的是( )A ．图乙中滑动变阻器的最大功率P 2＝2 WB ．图乙中R 1＝6 Ω，R 2＝12 ΩC ．滑动变阻器消耗功率P 最大时，定值电阻R 消耗的功率也最大D ．调整滑动变阻器R P 的阻值，可以使电源的输出电流达到2 A 答案 B解析由闭合电路欧姆定律的推论可知，当电路外电阻等于内阻r 时，输出功率最大，最大值为P m ＝E 24r ，把定值电阻看成电源内阻的一部分，由题图乙可知，当R P ＝R 1＝R ＋r ＝6 Ω时，滑动变阻器消耗的功率最大，最大功率为P 2＝E 24(R ＋r )＝1.5 W ，A 错误；滑动变阻器的阻值为3 Ω时与阻值为R 2时消耗的功率相等，有(E 3 Ω＋R ＋r )2×3 Ω＝(ER 2＋R ＋r )2R 2，解得R 2＝12 Ω，B 正确；当回路中电流最大时，即R P ＝0时定值电阻R 消耗的功率最大，C 错误；当滑动变阻器R P 的阻值为0时，电路中电流最大，最大值为I m ＝E R ＋r ＝64＋2A ＝1 A ，则调整滑动变阻器R P 的阻值，不可能使电源的输出电流达到2 A ，D 错误．等效电源把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”，其“电动势”“内阻”如下： (1)两点间断路时的电压等效为电动势E ′.(2)两点短路时的电流为等效短路电流I 短′，等效内电阻r ′＝E ′I 短′.常见电路等效电源如下：考点三电源的U －I 图像两类U －I 图像的比较电源的U －I 图像电阻的U －I 图像图像表述的物理量的关系电源的路端电压与电路电流的关系电阻两端电压与流过电阻的电流的关系图线与坐标轴交点①与纵轴交点表示电源电动势E过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零②与横轴交点表示电源短路电流E r图线的斜率－r (r 为内阻) 表示电阻大小(电阻为纯电阻时)图线上每一点坐标的乘积UI 表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点坐标比值UI表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均表示此电阻的阻值大小例7 (多选)如图所示，直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图像，直线B 为电源b 的路端电压与电流的关系图像，直线C 为电阻R 两端的电压与电流的关系图像．电源a 、b 的电动势分别为E a 、E b ，内阻分别为r a 、r b ，将电阻R 分别接到a 、b 两电源上，则( )A ．E a >E b ，r a >r b B.E a E b ＝r a r bC ．R 接到b 电源上，电阻的发热功率和电源的效率都较高D ．R 接到a 电源上，电源的输出功率较大，但电源效率较低答案 ABD解析由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 可知，电源的U －I 图像与U 轴的交点表示电动势，则a 电源的电动势较大，图像的斜率表示内阻，则b 电源的内阻较小，a 电源的内阻较大，两个电源的短路电流相同，则E a E b ＝r ar b ，故A 、B 正确；电源的热功率P 热＝I 2r ，由题图看出，R 接到b 电源上，电路中电流较小，b 电源的内阻较小，所以电源的热功率较低，C 错误；当电阻R 与电源组成闭合电路时，电阻R 的U －I 图线与电源的U －I 图线的交点表示电阻的工作状态，交点的纵坐标表示电压，横坐标表示电流，两者乘积表示电源的输出功率，由题图看出，R 接到a 电源上，电压与电流的乘积较大，电源的输出功率较大，电源的效率等于电源的输出功率与总功率之比，即η＝UI EI ，则有η＝R R ＋r，故a 电源的效率较低，故D 正确．考点四含容电路的分析1．电路简化把电容器所在的支路稳定时视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上． 2．电容器的电压(1)电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻两端无电压，相当于导线． (2)电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压． 3．电容器的电荷量及变化(1)电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充、放电．若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电．(2)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q 1－Q 2|； (3)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q 1＋Q 2.例8 阻值相等的四个电阻、电容器C 及电池E (内阻可忽略)连接成如图所示电路．开关S 断开且电流稳定时，C 所带的电荷量为Q 1；闭合开关S ，电流再次稳定后，C 所带的电荷量为Q 2.Q 1与Q 2的比值为( )A.25B.12C.35D.23 答案 C解析 S 断开时等效电路图如图甲所示．甲电容器两端电压为U 1＝E R ＋23R×23R ×12＝15E ；S 闭合时等效电路图如图乙所示．乙电容器两端电压为U 2＝E R ＋12R×12R ＝13E ，由Q ＝CU 得Q 1Q 2＝U 1U 2＝35，故选项C 正确．例9 (多选)如图所示，电源电动势为E ，内阻为r .电路中的R 2、R 3均为总阻值一定的滑动变阻器，R 0为定值电阻，R 1为光敏电阻(其电阻随光照强度增大而减小)．当开关S 闭合时，电容器中一带电微粒恰好处于静止状态．有关下列说法中正确的是( )A ．只逐渐增大R 1的光照强度，电阻R 0消耗的电功率变大，电阻R 3中有向上的电流B ．只将滑动变阻器R 3的滑动端P 2向上端移动时，电源消耗的功率变大，电阻R 3中有向上的电流C ．只将滑动变阻器R 2的滑动端P 1向下端移动时，电压表示数变大，带电微粒向下运动D ．若断开开关S ，带电微粒向下运动答案 AD解析只逐渐增大R 1的光照强度，R 1的阻值减小，外电路总电阻减小，总电流增大，电阻R 0消耗的电功率变大，滑动变阻器R 2两端的电压变大，电容器两端的电压增大，电容器下极板的带电荷量变大，所以电阻R 3中有向上的电流，故选项A 正确；电路稳定时，电容器所在支路相当于断路，只将滑动变阻器R 3的滑动端P 2向上端移动时，对电路没有影响，故选项B 错误；只将滑动变阻器R 2的滑动端P 1向下端移动时，电容器并联部分的电阻变大，所以电容器两端的电压变大，由E ＝Ud 可知电场强度变大，带电微粒向上运动，故选项C 错误；若断开开关S ，电容器处于放电状态，电荷量变小，板间场强减小，带电微粒所受的电场力减小，带电微粒将向下运动，故选项D 正确．课时精练1.(多选)(2020·江苏卷·6)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时()A．车灯的电流变小B．路端电压变小C．电路的总电流变小D．电源的总功率变大答案ABD解析汽车启动时，车灯变暗，I灯减小，U灯减小，路端电压变小，则电路的总电流变大，故A、B正确，C错误；由P＝IE知电源的总功率变大，故D正确．2.(多选)在如图所示的U－I图像中，直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线．用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路，由图像可知()A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5 ΩB．电阻R的阻值为1 ΩC．电源的输出功率为4 WD．电源的效率为50%答案ABC解析由题图中图线Ⅰ可知，电源的电动势为3 V，内阻为r＝EI短＝0.5 Ω；由图线Ⅱ可知，电阻R的阻值为1 Ω，该电源与电阻R直接相连组成的闭合电路的电流为I＝Er＋R＝2 A，路端电压U＝IR＝2 V，电源的输出功率为P＝UI＝4 W，电源的效率为η＝UIEI×100%≈66.7%，故选项A、B、C正确，D错误．3．(多选)如图所示的电路中，闭合开关S后，灯L1和L2都正常发光，后来由于某种故障使灯L2突然变亮，由此推断，以下故障可能的是()A．L1灯丝烧断B．电阻R2断路C．电阻R2短路D．电容器被击穿短路答案BD解析若L1灯丝烧断，会使电路总电阻变大，总电流变小，电阻R2与L2并联电压变小，L2会变暗，故A错误；若电阻R2断路，会使电路的总电阻增大，总电流减小，R1并联部分电压与内电压之和减小，使L2两端的电压增大，L2会变亮，故B正确；若R2短路，L2会因被短路而熄灭，故C错误；若电容器被击穿短路，由于电路的总电阻减小，总电流增大，电阻R2与L2并联电压变大，L2会变亮，故D正确．4.(多选)如图所示的电路中，电源电动势为E，内阻为r，电表均为理想电表．闭合开关S后，若减小R的阻值，则下列说法正确的是()A．电流表的示数一定变大B．电压表的示数一定变大C．电源的输出功率一定增大D．R1两端的电压一定减小答案AD解析减小R的阻值，电路的总电阻减小，电路总电流增大，即电流表示数变大，由U＝E －Ir得路端电压减小，即电压表示数变小，A项正确，B项错误；由于不知外电阻与内电阻的大小关系，所以负载电阻减小时，电源的输出功率不一定增大，C选项错误；电路中的总电流增大，R2两端的电压增大，又因路端电压减小，故R1两端的电压减小，D项正确．5.将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，测得电阻箱所消耗功率P与电阻箱读数R变化的曲线如图所示，由此可知()A．电源最大输出功率可能大于45 WB．电源内阻一定等于5 ΩC．电源电动势为45 VD．电阻箱所消耗功率P最大时，电源效率大于50%答案 B解析由题可知将一电源与一电阻箱连接成闭合回路，电阻箱所消耗功率P等于电源输出功率，由题图可知，电阻箱所消耗功率P最大为45 W，所以电源最大输出功率为45 W，选项A错误；由电源输出功率最大的条件可知，电源输出功率最大时，外电路电阻等于电源内阻，所以电源内阻一定等于5 Ω，选项B正确；电阻箱所消耗功率P最大值为45 W时，电阻箱读数为R＝5 Ω，则电流I＝P＝3 A，电源电动势E＝I(R＋r)＝30 V，选项C错误；电阻箱R所消耗功率P最大时，电源效率为50%，选项D错误．6．(多选)如图甲所示，不计电表内阻，改变滑动变阻器的滑片位置，测得电压表V1和V2随电流表A的示数变化规律分别如图乙中a、b所示，下列判断正确的是()A．图线a的延长线与纵轴交点的纵坐标值等于电源电动势B．图线b斜率的绝对值等于电源的内阻C．图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电源的输出功率D．图线a、b交点的横、纵坐标之积等于此状态下电阻R0消耗的功率答案ACD解析题图乙中图线b是电压表V2示数的变化情况，图线a是电压表V1示数的变化情况；V 1测的是路端电压，则a 的延长线与纵轴交点的纵坐标值为电源的电动势，A 正确；图线b 斜率的绝对值等于电阻R 0的阻值，B 错误；图线a 、b 交点的横、纵坐标之积既等于此状态下电源的输出功率，也等于电阻R 0消耗的功率，C 、D 正确．7．图甲表示某金属丝的电阻R 随摄氏温度t 变化的情况．把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计．下列说法正确的是( )A ．t A 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系B ．t A 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系C ．t B 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系D ．t B 应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系答案 B解析由题图甲可知，t A 点对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故t A 应标在电流较大的刻度上；而t B 点对应的电阻阻值较大，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较小，故t B 应标在电流较小的刻度上；由题图甲得R ＝R 0＋kt ，其中R 0为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得I ＝E R ＋R g ＋r ，联立解得t ＝E kI －R 0＋R g ＋rk ，可知t 与I 是非线性关系，故B 正确，A 、C 、D 错误．8.硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点．如图所示，图线a 是该电池在某光照强度下路端电压U 和电流I 的关系图像(电池内阻不是常量)，图线b 是某电阻R 的U －I 图像．在该光照强度下将它们组成闭合回路时，硅光电池的内阻为( )A ．5.5 ΩB ．7.0 ΩC ．12.0 ΩD ．12.5 Ω答案 A解析由闭合电路欧姆定律得U ＝E －Ir ，当I ＝0时，E ＝U ，由图线a 与纵轴的交点读出电源的电动势为E ＝3.6 V ，组成闭合回路时，根据两图线交点处的状态可知，电阻的电压为U ＝2.5 V ，电流为I ＝0.2 A ，则硅光电池的内阻为r ＝E －U I ＝3.6－2.50.2 Ω＝5.5 Ω，故A 正确．9．(2022·江苏淮安市车桥中学高三开学考试)如图所示电路，电源内阻为r ，两相同灯泡L 1、L 2 电阻均为R ，D 为理想二极管(具有单向导电性)，电表均为理想电表．闭合S 后，一带电油滴恰好在平行板电容器中央静止不动．现把滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V 1、V 2 示数变化量绝对值分别为ΔU 1、ΔU 2 ，电流表示数变化量为ΔI ，则下列说法中错误的是( )A ．两灯泡逐渐变亮B ．油滴将向下运动 C.ΔU 2ΔI ＝R ＋r D ．ΔU 2>ΔU 1 答案 B解析滑片向上滑动，滑动变阻器接入电路的阻值减小，总电阻减小，回路中电流变大，两灯泡变亮，选项A 正确；总电流增大，故内电压增大，所以外电压减小，即V 1的示数减小，而L 1的电压变大，所以L 2与滑动变阻器部分的电压减小，所以V 2的示数及电容器板间电压变小，应放电，但二极管的单向导电性使电荷不能放出，Q 不变，则由C ＝Q U ＝εr S 4πkd ，E ＝Ud 得E ＝4πkQεr S ，可知E 不变，油滴静止不动，选项B 错误；把L 1电阻R 看作电源内阻一部分，ΔU 2就是R ＋r 两端电压的增加量，则ΔU 2ΔI ＝R ＋r ，选项C 正确；由闭合电路欧姆定律可得ΔU 1ΔI ＝r ，所以ΔU 2>ΔU 1，选项D 正确．10．(2022·宁夏银川市银川一中模拟)在如图所示的电路中，定值电阻R 1＝3 Ω、R 2＝2 Ω、R 3＝1 Ω、R4＝3 Ω，电容器的电容C＝4 μF，电源的电动势E＝10 V，内阻不计．闭合开关S1、S2，电路稳定后，则()A．a、b两点的电势差U ab＝3.5 VB．电容器所带电荷量为1.4×10－6 CC．断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比将发生变化D．断开开关S2，稳定后电容器上极板所带电荷量与断开前相比的变化量为2.4×10－5 C答案 D解析设电源负极的电势为0，则电源正极的电势为φ＝10 V，又因为φ－φa＝ER1＋R2R1，代入数据可解得φa＝4 V，同理有φ－φb＝ER3＋R4R3，解得φb＝7.5 V，故U ab＝φa－φb＝－3.5 V，选项A错误；由Q＝CU，可知此时电容器所带电荷量为Q＝4×10－6×3.5 C＝1.4×10－5 C，选项B错误；由电路知识可知，断开开关S2，稳定后流过电阻R3的电流与断开前相比不会发生变化，选项C错误；断开开关S2，稳定后a点的电势为φa′＝10 V，b点电势仍为φb ＝7.5 V，故此时U ab′＝φa′－φb＝2.5 V，且上极板带正电，故上极板带电荷量的变化量为ΔQ＝CΔU，即ΔQ＝4×10－6×6 C＝2.4×10－5 C，选项D正确．11．在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流的变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在变阻器的两个不同端点得到的．求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻R2的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值．答案(1)20 V20 Ω(2)5 Ω(3)300 Ω解析(1)电源的路端电压随电流的变化图线斜率大小等于电源的内阻，则有内阻r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝16－40.8－0.2 Ω＝20 Ω电源的电动势为E ＝U ＋Ir取电压U 1＝16 V ，电流I 1＝0.2 A ，代入解得E ＝20 V(2)当滑片P 滑到最右端时，R 1被短路，外电路的电阻最小，电流最大．此时电压U 2＝4 V ，电流I 2＝0.8 A ，则定值电阻R 2＝U 2I 2＝5 Ω(3)当滑片P 滑到最左端时，滑动变阻器阻值最大，外电阻最大，电流最小，此时路端电压U 1＝16 V ，电流I 1＝0.2 A ，外电路总电阻为R ＝U 1I 1＝80 Ω又R ＝R 2＋R 1R 3R 1＋R 3代入解得R 3＝300 Ω.12.如图所示，电源电动势E ＝2 V ，内阻r ＝1 Ω，电阻R 0＝2 Ω，滑动变阻器的阻值范围为0～10 Ω.求滑动变阻器的阻值为多大时，R 上消耗的功率最大，最大值为多少？答案 23 Ω 23W解析法一由公式P R ＝U 2R ，根据闭合电路的欧姆定律，路端电压U ＝E ·R 0RR 0＋R r ＋R 0RR 0＋R ＝ER 0R rR 0＋rR ＋RR 0，所以P R ＝E 2R 02R (rR 0＋rR ＋R 0R )2，代入数据整理得P R ＝164R＋9R ＋12，当R ＝23 Ω时，R 上消耗的功率最大，P R max ＝23W.法二采用等效电源法分析，把定值电阻等效到电源的内部，即把电源和定值电阻看作等效电源，为E ′＝R 0R 0＋r E ，内阻为r ′＝R 0r R 0＋r 的电源，当R ＝r ′＝R 0rR 0＋r 时，电源对外电路R的输出功率最大为P R max ＝E ′24r ′.把数值代入各式得：E等＝E ′＝R 0R 0＋rE ＝43 V ；r等＝r ′＝R 0r R 0＋r ＝23 Ω.所以P R max ＝E 等24r 等＝23W.。

12.2 闭合电路欧姆定律第二课时(课件)高二物理(人教版2019必修第三册)

2.动态电路分析的两种常用方法
(1)程序法： R局
增大
减小
→ R总
增大
减小
→ I总
减小
增大
→ U总
增大
U分
→
I分
减小
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动
变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
02. 一个常用结论——串反并同
高中物理必修第三册
1.“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流
4r
R
功率最大,但效率
P
Pm
只有百分之五十。
2
E

4r
O
r
R
2
E
当R r时，Pm
4r
（外电阻为纯电阻电路）
第三部分
闭合电路
动态分析
高中物理必修第三册
01. 动态电路的特点与分析方法
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻
增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变
化。
100%
100%
r
I (R r)
Rr
1
R
r
R增大时电
源效率提高
高中物理必修第三册
02. 电源的最大输出功率
输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外
当R=r时,电源输出
5.电源最大输出功率：
2
E R
P出 IU I R
(R r)2
2
E2

(R r)2
功率和效率
高中物理必修第三册
01. 闭合电路的功率和效率
1．电源提供的功率： P总 IE

第二讲闭合电路欧姆定律(解析版)

第二讲闭合电路欧姆定律一、闭合电路欧姆定律1．公式⎩⎪⎨⎪⎧I ＝E R ＋r 只适用于纯电阻电路E ＝U 外＋U 内适用于任何电路2．路端电压U 与电流I 的关系（1）关系式：U ＝E －Ir ．（2）U －I 图象如图所示．①当电路断路即I ＝0时，纵坐标的截距为电源电动势． ②当外电路电压为U ＝0时，横坐标的截距为短路电流． ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．二、电路动态变化的分析1．电路动态分析类问题是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，一处变化又引起了一系列的变化．2．电路动态分析的方法（1）程序法：电路结构的变化→R 的变化→R 总的变化→I 总的变化→U 端的变化→固定支路⎩⎪⎨⎪⎧并联分流I串联分压U →变化支路．（2）极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论．（3）判定总电阻变化情况的规律①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，电路的总电阻一定增大（或减小）．②若开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；若开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．③在如图所示分压电路中，滑动变阻器可视为由两段电阻构成，其中一段R 并与灯泡并联，另一段R 串与并联部分串联．A 、B 两端的总电阻与R 串的变化趋势一致．三、电路中的功率及效率问题1．电源的总功率（1）任意电路：P 总＝EI ＝U 外I ＋U 内I ＝P 出＋P 内．（2）纯电阻电路：P 总＝I 2（R ＋r ）＝rR E+2．2．电源内部消耗的功率：P 内＝I 2r ＝U 内I ＝P 总－P 出． 3．电源的输出功率（1）任意电路：P 出＝UI ＝EI －I 2r ＝P 总－P 内．（2）纯电阻电路：P 出＝I 2R ＝r Rr R Er R R E 4)(222+-=+ （3）输出功率随R 的变化关系①当R ＝r 时，电源的输出功率最大为rE P M 42=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<P m 时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R 1和R 2，且R 1R 2＝r 2． ⑤P 出与R 的关系如图所示．4．电源的效率（1）任意电路：η＝总出P P ×100%＝EU×100%．（2）纯电阻电路：η＝rR R+×100% 因此在纯电阻电路中R 越大，η越大；当R ＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%．特别提醒当电源的输出功率最大时，效率并不是最大，只有50%；当R →∞时，η→100%，但此时P 出→0，无实际意义．【例1】在如图所示的电路中，R 1、R 2均为定值电阻，且R 1=100Ω，R 2阻值未知，R 3是一滑动变阻器，当其滑片从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随总电流的变化图线如图所示，其中A 、B 两点是滑片在变阻器的两个不同端点得到的。

闭合电路的欧姆定律课件

图9 A.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B.外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变
√D.外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压－U内＝E－R＋E rr，随着外电阻增大，路端电压增大；当外电路开路时(外电阻无穷大)，路端电压U＝E；这也提供了一种粗测电动势的方法，即用电压表直接测电源电动势. 2.路端电压与电流的关系：U＝E－Ir.
3.电源的U－I图象：如图6所示是一条倾斜的直线，图象中U轴截距E表示电源电动势，I轴截距I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻.
闭合电路的欧姆定律
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1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.
图1
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__
例1 如图4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. 求： (1)电阻R的阻值；
答案 5 Ω
解析当开关S接b点时，由欧姆定律得，
电阻 R 的阻值为 R＝UI ＝51 Ω＝5 Ω
图4
(2)电源的电动势和内阻. 答案 6 V 1 Ω
图6
例2 (多选)如图7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
√A.电源的电动势为6.0 V

闭合电路的欧姆定律课件

I短 3
时,滑动变阻器的阻值最大,由图(丁)知电源的最大效率为η=80%,由η= UI = R , EI R r
解得 R=8 Ω;变阻器的滑片 P 在右端 B 时,分别对应 c,b,d 三点.当输出功率达到最大
时 R=r=2 Ω,此时路端电压为 U= ER = 6 2 V=3 V,功率 P= E 2 = 62 W=4.5 W,a 点坐
②两个特殊状态:当外电路断开时(R=∞),I 变为零.Ir=0,U=E;当电源两端短路时 (R=0),电流 I 短= E (短路电流).
r
[例2] (湖北宜昌期末)(多选)如图所示为两个不ห้องสมุดไป่ตู้电源在同一坐标系中
的U-I图象,则下列说法中正确的是(
)CD
A.电动势E1>E2,内阻r1<r2 B.电动势E1=E2,内阻r1>r2 C.电动势E1=E2,短路电流I1>I2 D.当两电源的工作电流变化相同时,电源2的路端电压变化较大
正确.
(1)导体的U-I图象与电源的U-I图象比较
导体
电源
U-I 图象
研究对象图象的物理意义
导体两端电压与通过电流成正比关系
反映导体的性质 R= U ,R I
不随 U 与 I 的变化而变化
电源的外电压随电流的变化关系
反映电源的性质,电动势、内阻不变,路端电压随电流(或外电阻)变化而变化
(3)路端电压与R之间的关系(纯电阻电路) ①当R增大时,电流I 减小 ,内电压Ir 减小电路断开 ,I=0,此时U= E .
,路端电压U 增大 ;当外
②当 R 减小时,电流 I 增大 ,内电压 Ir 增大 ,路端电压 U 减小 ;当
外电路短路时,R=0,I= E ,U=0.

闭合电路欧姆定律课件

厉害。
12
•路端电压与负载的关系
1．路端电压与电流的关系
(1)公式: U＝_____E_－_I_r __。
(2)图象(U－I): 如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的纵坐标表示____电_动__势__，斜率的绝对值表示电源的 ___内__阻___。
2．路端电压随外电阻的变化规律
(1)外电阻 R 增大时，电流 I 减小，外电压 U___增__大___，当 R 增大到无限大(断
是电源内阻。 • (3)适用范围: ___纯__电__阻____电路。
10
11
电源的外部特性曲线 ——路端电压U随电流I变化的图像.
U E Ir
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
U
断路
E
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
短路
θ
O
I短 I
③图像斜率的绝对值表示电源的内阻, 内阻越大, 图线倾斜得越
17
解析：当 S 断开时，R1 与 R2 串联组成外电路 I1＝UR11 E＝I1(R1＋R2＋r) 当 S 闭合时，R2 与 R3 并联，然后与 R1 串联组成外电路，且电压表仍测 R1 两端电压 I1′＝UR1′1 E＝I1′(RR2＋2·RR33＋R1＋r) 代入已知数据联立解得 E＝2V，r＝0.5Ω。
电容器处电路看成是断路，画等效电路时，可以先把它去掉。 • (2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，求出电容器
两端的电压，根据Q＝CU计算。 • (3)电路稳定时电容器所在支路断路，与电容器串联的电阻两端无电
压，该电阻相当于导线。 • (4)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电
源两端短路时(R＝0)，此时电流 I 短＝Er (短路电流)。

闭合电路欧姆定律

根据内电路电流外电路总电流相同 10
三、路端电压跟负载旳关系
s
路端电压：U E Ir A R
R为负载：能够变化。
EVr
R增大
I减小动态变化
内电压U内=Ir减小外电压U外=E-Ir增大
外电压减小
内电压增大
R减小 I增大
11
例1：如图所示电路，当滑动变阻器旳滑片P向上移动时，判断电路中旳电压表、电流表旳示数怎样变化?已知各电表都为理想电表。
19
五、电源旳外特征曲线(U-I图象)
（1）图象旳函数体现：U E Ir
（2）图象旳物理意义：
①在纵轴上旳截距表达电
源旳电动势E。
②在横轴上旳截距表达电源旳短路电流：I短=E/r。 ③图象斜率旳绝对值表达电源旳内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害。
E
B U E Ir
A
α E/r
rA＞rB 20
内电路与外电路中旳总电流是相同旳。
+-
+
3
3、电路中旳电势变化情况
(1)在外电路中，沿电流方向电势降低。
a
+-
d
c
b
(2)在内电路中，一方面，
存在内阻，沿电流方向电势降低；另一
方面，沿电流方向存在电势“跃升”。
4
思索与讨论：
1、若外电路中旳用电器都是纯电阻R，在时
间t内外电路中有多少电能转化为内能？
(2)第一种情况下旳电源旳总功率，电源旳输出功率，以及电源旳热功率和电源旳效率？
18
2、如图R为电阻箱，V为理想电压表，当电阻箱读数为R1=2Ω时，电压表读数为U1=4V ；当电阻箱读数为R2=5Ω时，电压表读数为U2=5V，求： (1)电源旳电动势E和内阻r？ (2)当电阻箱R读数为多少时，电源旳输出功率最大?最大值Pm为多少?

闭合电路的欧姆定律课件

电机的电动势吗?
提示:不等于。因为发电机内部有电压降。
2.路端电压与负载的关系
(1)路端电压与电流的关系。
①公式:U=E-Ir。
②图象(U-I图象):如图所示是一条倾斜的直线,该线与纵轴交点
的纵坐标表示电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻。
(2)路端电压随外电阻的变化规律。
①外电阻 R 增大时,电流 I 减小,外电压 U 变大,当 R 增大到无限
图象也称为电源的伏安特性图象。
闭合电路的动态分析
【例1】 (多选)在如图所示的电路中,电源电动势为E、内电阻为
r,C为电容器,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。开关闭合后,灯泡L能
正常发光。当滑动变阻器的滑片向右移动时,下列判断正确的是
(
)
A.灯泡L将变暗
B.灯泡L将变亮
C.电容器C的电荷量将减少
D.电容器C的电荷量将增加
内容
功率 P
普适表达式 P=IE
纯电阻电路 P=I2(R+r)
联系
P=P 内+P 外或 IE=I2r+IU 外
电源的内耗
功率 P 内
P 内=I2r
P 内=I2r
电源输出
功率 P 外
P 外=IU 外
P 外=I2R
(2)输出功率随外电阻 R 的变化关系
电源的输出功率 P 出=UI=
由上式可以看出
2
闭合电路的欧姆定律
1.闭合电路的欧姆定律
(1)闭合电路组成。
①外电路:电源外部的电路,在外电路中,沿电流方向电势降低。
②内电路:电源内部的电路,在内电路中,沿电流方向电势升高。
(2)闭合电路中的能量转化。
如图所示,电路中电流为 I,在时间 t 内,非静电力做的功等于内外

第2课时闭合电路的欧姆定律

测路端电压,故
的读数变大.R1 的端电压减小,则 R3 的端电压增大, 的读数变大,故选项 B 正确.
答案:B
思维总结
几点:
解决电路动态分析问题注意以下
(1)动态问题的分析一定要掌握分析的顺序,一般由局部(R 的变化)→全局(I、 U 的变化)→局部 (U 分、 I 分的变化)来推理,注意干路中的电流大小是连接内、外电路的桥梁. (2)对于固定不变的部分,一般按照欧姆定律直接判断,而对于变化的部分,一般应根据分压或分流间接判断. (3)滑动变阻器滑动可采用极限法.
要点探究冲关
自我解答·合作探究
要点一闭合电路的功率和效率
【情景探究】如图所示,电源电动势 E=3 V,内电阻 r=3 Ω ,定值电阻 R1=1 Ω ,滑动变阻器 R2 的最大阻值为 10 Ω . 思考 1:(1)电路中定值电阻消耗的功率由哪些因素决定? (2)请分析当 R2 满足什么条件时,电阻 R1 消耗的功率最大?尝试计算 R1 消耗的最大功率为多少?
(2)极限法:即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题, 可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论.
【例 2】如图,E 为内阻不能忽略的电池,R1、R2、R3 为定值电阻,S0、S 为开关, 断开,则( A. B. C. D. 与分别为电压表与电 ) 流表.初始时 S0 与 S 均闭合,现将 S 的读数变大, 的读数变小的读数变大, 的读数变大的读数变小, 的读数变小的读数变小, 的读数变大
针对训练 1-1:直流电路如图所示, 在滑动变阻器的滑片 P 向右移动时, 电源的( ) A.总功率一定减小 B.效率一定增大 C.内部损耗功率一定减小 D.输出功率一定先增大后减小
解析:滑片 P 向右移动时外电路电阻 R 外增大,由闭合电路欧姆定律知总电流减小,由 P 总=EI 可得 P 总减小,故选项 A 正确.根据η

闭合电路的欧姆定律课件

闭合电路的欧姆定律
知识梳理
1.内、外电路 (1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路. (2)特点：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
典例精析
例1 在图1所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V.求电源的电动势和内电阻.
图1
典例精析
例2 如图4所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则
下列说法中正确的是( )
答案 40 W
(2)电动机的输出功率. 解析流经电动机的电流 IM＝I－UP＝2 A. 输入电动机的总功率PM总＝U·IM＝8×2 W＝16 W. 电动机内阻消耗功率 PM 内＝I2MR0＝4×1 W＝4 W.
故电动机的输出功率PM出＝(16－4)W＝12 W. 答案 12 W
A.电动势E1＝E2，短路电流I1>I2
B.电动势E1＝E2，内阻r1>r2
C.电动势E1>E2，内阻r1<r2
图4
D.当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大
1.电源的功率：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P出＝ UI . 3.电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，即电源内阻的发热功率P内＝ U内I ＝ I2r . 4.闭合电路的功率关系： (1)功率关系：IE＝IU＋I2r或E＝IU外＋IU内. (2)能量关系：IUt＝I2Rt＋I2rt，此表达式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和.

闭合电路的欧姆定律-PPT课件全

2.闭合电路的欧姆定律
（1）内容：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： =
+
（3）适用范围：外电路为纯电阻的闭合电路
新知讲解
三、路端电路与负载的关系
新知讲解
三、路端电路与负载的关系
E r
S
V
A
R
对某一给定的闭合电路来说，电流、
路端电压、内电压随外电阻的改变
和内电阻。
1
R1
2
思考：把电流表改为电压表
能否测电动势和内阻？

R2

A
谢谢
+
正极
+
+
+
+
+
_
_
_
_
+
负极
电源
电源内部非静电力
做正功，其他形式
的能转化为电势能
新知讲解
三、路端电路与负载的关系
3.闭合电路中的功率
（1）几种功率及相互关系
普适表达式
纯电阻电路
联
系
（2）输出功率随外电阻的变化关系
电源功率
内耗功率
输出功率
＝
内＝２
外＝外
内＝２
外＝２
＝２（ + ）
正极。内电路一方面，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”。

新知讲解
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
实验探究
新知讲解
二、闭合电路欧姆定律及其能量分析
设电源电动势为，内阻为，与一个负载连成闭合电路，负载两端电压为，

第12章第2节闭合电路的欧姆定律新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)

第2节闭合电路的欧姆定律课程内容要求核心素养提炼1．知道非静电力做功，理解电动势的概念．2．经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化．3．理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路欧姆定律． 4．会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行相关的电路分析和计算．1．物理观念：电动势、内阻、路端电压．2．科学思维：(1)通过闭合电路的能量转化推导闭合电路欧姆定律． (2)通过公式和图像法分析路端电压与负载的关系．一、电动势 1．非静电力(1)非静电力的作用：电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力在做功，把其他形式的能转化为电势能．(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用． 2．电动势(1)物理意义：反映电源非静电力做功的本领的大小．(2)大小：在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功．即E ＝W 非q．(3)单位：伏特(V)．(4)大小的决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关．对于常用的干电池来说，电动势跟电源的体积无关．[思考]在电源中，非静电力的作用是什么？提示在电源内部，非静电力做功，把一定数量的正电荷从负极搬运到正极，使电荷的电势能增加，从而把其他形式的能转化为电势能．二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．闭合电路的组成闭合电路由内电路和外电路两部分组成．闭合电路—⎪⎪⎪⎪⎪⎪—外电路—用电器、导线组成外电路，也就是电源之外的电路部分在外电路中，电流的方向为从电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低—内电路—电源内部的电路在内电路中，电流的方向为从电源的负极流向正极，沿电流方向电势升高 2．闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I ，在时间t 内，非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt ＝I 2Rt ＋I 2rt ．3．闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律—⎪⎪⎪⎪⎪—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—公式：I ＝E R ＋r ，适用于纯电阻电路—变形公式：E ＝U 外＋U 内或U ＝E －Ir ，适用于任何闭合电路三、路端电压与负载的关系 1．路端电压与电流的关系 (1)公式：U ＝E －Ir ．(2)图像(U －I 图像)：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻．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，外电压U 增大，当R 增大到无限大(断路)时，I ＝0，U ＝E ，即断路时的路端电压等于电源的电动势．(2)当外电阻R 减小时，电流I 增大，路端电压U 减小，当R 减小到0时，I ＝E /r ，U ＝0．可见，当电源两端短路时，通过电源的电流最大，此时容易烧坏电源，绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起．[判断](1)闭合电路中沿着电流的方向电势一定降低．(×)(2)在纯电阻电路中，闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比．(√)(3)电路断开时，电路中的电流为0，路端电压也为0．(×)探究点一闭合电路欧姆定律的理解和应用如图所示为一闭合电路，电源的电动势为E，内阻为r，外电阻的阻值为R．闭合开关后电路的电流为I．试结合上述情境，讨论下列问题：(1)写出闭合电路欧姆定律的表达式．有几种不同形式？(2)几种不同形式的表达式，其适用条件各是什么？提示(1)I＝ER＋r，E＝U＋U内，E＝U＋Ir．(2)I＝ER＋r适用于外电路为纯电阻的闭合电路，E＝U＋U内和E＝U＋Ir，适用于所有的闭合电路．1．三种表达方式(1)I＝ER＋r(2)E＝U外＋U内(3)E＝IR＋Ir2．当电源没有接入电路时，因无电流通过内电路，所以U内＝0，此时E＝U外，即电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压．3．I＝ER＋r或E＝I(R＋r)只适用于外电路为纯电阻的闭合电路，U外＝E－Ir和E＝U外＋U内适用于所有的闭合电路．4．闭合电路的欧姆定律反映的只是电动势和电压的数量关系，它们的本质是不同的，电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小；而路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式能的本领大小．在如图所示的电路中，R 1＝9 Ω，R 2＝5 Ω，当a 、b 两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A ；当a 、b 两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V ．求电源的电动势和内电阻．解析当a 、b 两点间接理想的电流表时，R 1被短路，回路中的电流I 1＝0.5 A ，由闭合电路欧姆定律得E ＝I 1(R 2＋r )代入数据得E ＝0.5(5＋r )①当a 、b 两点间接理想的电压表时，回路中的电流 I 2＝U R 1＝1.89A ＝0.2 A由闭合电路欧姆定律得E ＝I 2(R 2＋R 1＋r ) E ＝0.2(5＋9＋r )②联立①②式得E ＝3 V ，r ＝1 Ω．答案 3 V 1 Ω[题后总结] 应用闭合电路的欧姆定律解题的技巧(1)利用闭合电路欧姆定律解题，关键要明确外电路各电阻的连接关系，求出R 外． (2)明确电流表、电压表的示数为哪部分电路的电流、电压值．(3)利用串、并联电路的规律列出相应的方程，联立求解各部分电路的电压、电流、功率等．[训练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 ．R2C ．4RD ．R 8C [由闭合电路欧姆定律得，两电阻串联时，I ＝E 2R ＋r，两电阻并联时，23I ＝12·ER 2＋r ，解得r ＝4R ．][训练2] 如图所示，电源的电动势为6 V ，内阻为1 Ω，R 1＝5 Ω，R 2＝10 Ω，滑动变阻器R 3的阻值变化范围为0～10 Ω，求电路的总电流的取值范围．解析当R 3的阻值为0时，R 2被短路，外电阻最小，电路的总电流最大． R 外＝R 1＝5 Ω，I ＝E R 外＋r ＝65＋1A ＝1 A当R 3的阻值为10 Ω时，外电阻最大，电路的总电流最小． R 并＝R 3R 2R 3＋R 2＝5 Ω，R 外′＝R 1＋R 并＝10 ΩI ′＝E R 外′＋r ＝610＋1 A ≈0.55 A ．答案 0.55～1 A探究点二路端电压与负载的关系如图，以电路的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U 与电流I 的U －I 图像．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0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？提示图线与纵轴的交点表示电源的电动势；纵坐标从0开始时，图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ．1．路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R 增大时，电流I 减小，内电压减小，路端电压U 增大，当R 增大到无限大(断路)时，I ＝0，U ＝E ，可由此测出电源两极间的电压，即为电动势．(2)外电阻R 减小时，电流I 增大，内电压增大，路端电压U 减小，当R 减小到0(短路)时，I 短＝Er，U ＝0，因为r 很小，则此时I 短很大，则会烧坏电源，甚至引起火灾．2．路端电压U 随电流I 变化的图像(即电源的U －I 关系图像)(1)U －I 图像的函数表达式： U ＝E －Ir ．(2)U －I 图像特点：位于第一象限，与横纵坐标轴相交的倾斜直线，如图所示． (3)推论．①外电路断路时，I ＝0，由U ＝E －Ir 知，U ＝E ，所以U －I 图像纵轴上的截距表示电源的电动势E ，即断路时，路端电压在数值上等于电源的电动势．②外电路短路时：U ＝0，所以U －I 图像横轴上的截距表示电源的短路电流I 短＝Er ，因此电源的内阻r ＝EI 短，即内阻等于U －I 图像斜率的绝对值．(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻，根据测得的数据作出了如图乙所示的U －I 图像，由图可知( )A ．电池电动势的测量值是1.4 VB ．电池内阻的测量值是3.5 ΩC ．外电路发生短路时的电流为0.4 AD ．电压表的示数为1.2 V 时，电流表的示数I ′＝0.2 AAD [由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 知，当I ＝0时，U ＝E ＝1.4 V ．U －I 图线的斜率表示电源的内阻，则r ＝ΔU ΔI ＝1.4－1.00.4－0 Ω＝1 Ω．纵轴的刻度值不是从0开始的，则U －I 图线的横轴截距不再表示U ＝0时的短路电流，而是表示路端电压为1 V 时的干路电流是0.4 A ，因为ΔUΔI ＝r ＝常数，从图中易知1.4－1.2I ′＝1.4－1.00.4，所以I ′＝0.2 A ．][题后总结] 电源的U －I 图像与电阻的U －I 图像的比较电源电阻U －I 图像研究对象电源导体物理意义电源的输出特性曲线反映了I 跟U 的正比关系斜率斜率的绝对值表示电源的内阻斜率表示导体的电阻[训练3] 如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是( ) A ．电源的电动势为1.0 V B ．电源的内阻为2.0 Ω C ．电源的短路电流为0.5 AD ．电源的内阻为12.0 ΩB [由闭合电路欧姆定律U ＝E －Ir 得，当I ＝0时，U ＝E ，即图线与纵轴交点表示断路状态，电动势E ＝6.0 V ，故选项A 错误；电源的内阻等于图线斜率的绝对值大小，r ＝⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝⎪⎪⎪⎪6.0－5.00.5 Ω＝2.0 Ω，故选项B 正确，选项D 错误；外电阻R ＝0时，短路电流为I ＝Er ＝6.02.0A ＝3.0 A ，故选项C 错误．] [训练4] (多选)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，下列说法正确的是( )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ABC [由于灯泡并联在电路中，所以接入电路的灯泡越多，总电阻越小，电路的总电流越大，选项C 正确；此时电源的内电压越大，路端电压越低，选项B 正确；流过每只灯泡的电流越小，每只灯泡越暗，选项A 正确，选项D 错误．]探究点三电路故障的分析方法1．电压表检测法(1)断路故障的判断：用电压表与电源并联，若电压表的示数不为0，说明电源完好，再将电压表逐段与电路其他元件并联，若电压表指针偏转，则这段电路中有断点．(2)短路故障的判断：用电压表与电源并联，若电压表的示数不为0时，再逐段与电路其他元件并联，若电压表的示数为0，该段电路被短路；若电压表的示数不为0，则该段电路没被短路．2．假设法已知电路发生某种故障，寻找故障发生在何处时，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，进行推理，推理结果若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具体位置．如图所示，电灯L 标有“4 V 1 W ”，滑动变阻器R 的总电阻为50 Ω．当滑片P 滑至某位置时，L 恰好正常发光，此时电流表示数为0.45 A ．由于外电路发生故障，电灯L 突然熄灭，此时电流表的示数变为0.5 A ，电压表的示数为10 V ．若导线连接完好，电路中各处接触良好．求：(1)发生的故障是短路还是断路，发生在何处； (2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值； (3)电源的电动势和内电阻．解析 (1)电路发生故障后，电流表的示数增大，路端电压U 端＝U 1＝I 1R 1也增大，可知外电路的总电阻增大，一定在外电路某处发生断路．由于电流表有示数，R 1不可能断路，电压表也有示数，滑动变阻器R 也不可能断路，只可能是电灯L 发生断路．(2)L 断路后，外电路只有R 1，因无电流流过R ，电压表的示数等于路端电压，U 1＝U 端＝10 V ，R 1＝U 1I 1＝100.5 Ω＝20 Ω．L 未断路时恰好正常发光，U L ＝4 V ，I L ＝P LU L ＝0.25 A ，U 端′＝U 1′＝I 1′R 1＝0.45×20 V ＝9 V ，R ＝U R I R ＝U 端′－U L I L ＝9－40.25Ω＝20 Ω．(3)根据闭合电路欧姆定律E ＝U ＋Ir ，故障前E ＝9 V ＋(0.45 A ＋0.25 A)r ，故障后E ＝10V＋0.5 A·r，得E＝12.5 V，r＝5 Ω．答案(1)断路灯L(2)20 Ω(3)12.5 V 5 Ω。

高三物理一轮复习第二课时闭合电路的欧姆定律课件

电动势为3.0 V
• B．电源内阻为0.5 Ω
• C．Rx的阻值为0.5 Ω • D．S1断开、S2接通时，随着R的减小，
电源输出功率减小
【解析】由 I＝R＋E r得 R＝EI －r，则 R－1I图象的斜率 k＝E＝2.0 V，A 选项错误；R 轴截距的绝对值等于内阻 r，即 r＝0.5 Ω，B 选项正确；S2 断开，S1 闭合时，R ＋r＝IE1；S1 断开，S2 闭合时，Rx＋R＋r＝IE2，所以，Rx＝ IE2－IE1＝0.5 Ω，C 选项正确；因 Rx＝r，所以，电路中的外电阻大于内阻，随着 R 的减小，电源输出功率将增大， R＝0 时，电源输出功率最大，D 选项错误．
()
• A．电源输出功率减小的功率增大
B．L1上消耗
• C．通过R1上的电流增大 D．通过R3 上的电流增大
• 【解析】电源不计内阻，其输出电压等于电动势．当闭合S2时，电路的外电阻R 变小，电路电流变大，故C对；电源的输出功率P出＝所以电源输出功率应该变大，A错误；因并联部分两端的电压U并＝ E－UR1，闭合S2时UR1变大，所以U并变小，L1上消耗的功率变小，通过R3的电流也是变小的，故B、D错误．
• 在图上画出此直线 ☞(2分)
• 可得到该直线与曲线的交点(2 V,0.3 A)，即流过电灯的电流为0.3 A，则流过电流表的电流为
• IA＝2I＝0.6 A ☞(3分)
• 每个灯的功率为：
• P＝UI＝2×0.3 W
• ＝0.6 W． ☞(2分)
• 3－1：如下图甲所示，R为电阻箱(0～ 99.9 Ω)，置于阻值最大位置，Rx为未知电阻，(1)断开S2，闭合S1，逐次减小电阻箱的阻值，得到一组R、I值，并依据R、 I值作出了如图乙所示的R－图线，(2) 断开S2，闭合S1，当R调至某一位置时，电流表的示数I1＝1.0 A；保持电阻箱的位置不变，断开S1，闭合S2，此时电流表的示数为I2＝0.8 A，据以上数据可知 ()

闭合电路欧姆定律ppt

值。
在实际应用中，欧姆定律可以用于测量电阻、电流和电压等电学
参数。
分析电路
通过应用欧姆定律，可以分析电路中的电压、电流和功率等参数，从而了解电路的工作状态。
欧姆定律可以帮助我们判断电路是否正常工作，以及是否存在故障或异常情况。
在分析复杂电路时，欧姆定律可以与其他电路定理（如基尔霍夫定律）结合使用，以简化分析和计算。
闭合电路欧姆定律
• 欧姆定律的概述 • 闭合电路欧姆定律的推导 • 欧姆定律的应用 • 欧姆定律的实验验证 • 欧姆定律的扩展与深化
目录
01
欧姆定律的概述
定义与公式
定义
在闭合电路中，电流与电压成正比，与电阻成反比。
公式
$I = frac{U}{R}$
适用范围
01
适用于金属导电和电解液导电，对于气体导电和半导体材料不完全适用。
03
适用于复杂电路的分析，通过设定虚拟节点电压或网孔电流，
简化电路分析过程。
欧姆定律与能量守恒
能量守恒定律
在封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
欧姆定律与能量守恒的关系
在电路中，根据能量守恒定律，电能通过电阻等元件转换为热能或其他形式的能量。欧姆定律反映了这种能量转换关系。
02
在温度、压力和磁场等外部条件不变的情况下适用。
物理意义
表示了电流、电压和电阻之间的定量关系，是电路分析的基本依据。
在设计和分析电路时，欧姆定律可以帮助确定元件的参数和性能。
通过测量电流和电压可以计算出电路中的电阻值，反之亦然。
02
闭合电路欧姆定律的推导
闭合电路的组成
电源
提供电能，将其他形式的能量转化为电能。

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不同的抽水机，抽水的本领（举起高度）不同，使单位质量的水所增加的重力势能不同。
不同的电源，非静电力做功的本领不同使单位正电荷所增加的电势能不同。
干电池的电动势 1.5V是什么意思？
非静电力做功看起来很像，但有什么区别呢？
静电力做功
电动势与电势差的区别
静电力做功
电
其
势
他
能
能பைடு நூலகம்
非静电力做功
No Image
在如图所示电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1是定值电阻，R2是滑动变阻器（R2>R1），闭合开关S，不同规格的灯泡L1 和L2均正常发光，现将滑动变阻器的滑动片P向上移动一定的距离，理想电流表A1、A2、电压表的示数均会发生一定变化，其变化量分别用ΔI1、ΔI2和ΔU表示，则下列分析判断可能正确的是（）
A．电压表V示数变大，
电流表A1示数变小
B．电流表A2示数不可能变为零
C．灯泡L1、L2变暗
D．电源的内阻r=
AD
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=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=4 m/s 竖直向上射入板间。若小球带电量为q=1×10-2 C,质量为m=2×10-2 kg,不考虑空气阻力。（1）当滑动变阻器接入电路的阻值为4Ω时，两平行金属板A、B 间的电压是多少？
P出 Pm
当R=r时，P出最大
R
注意：此结论只适用于纯电阻电路 O R1 r R2 非最大功率有两个外电阻值
如图所示，电源的电动势不变，内阻为0.5欧，定值电阻为2欧，滑动变阻器的最大阻值为5欧，求：（1）当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻消耗的功率最大？（2）当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗的功率最大？

第二课时 闭合电路的欧姆定律

第九章 第2讲 闭合电路的欧姆定律

12.2 闭合电路欧姆定律第二课时(课件)高二物理(人教版2019必修第三册)

第二讲 闭合电路欧姆定律(解析版)

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第12章 第2节 闭合电路的欧姆定律 新教材高中物理必修第三册(人教版)(解析版)

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