閉合電路的歐姆定律.doc

新課程網(wǎng)校WWW.XKCWX.COM 全力打造一流免費(fèi)網(wǎng)校！閉合電路的歐姆定律【重點(diǎn)知識點(diǎn)拔】1電源的電動勢。電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。電動勢表征的是電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。例如干電池的電動勢為1.5V，與干電池的形狀及大小無關(guān)。2閉合電路的歐姆定律。其文字表述為：閉合電路里的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的電阻成反比。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為。3路端電壓。路端電壓就是外電路（電源外部的電路）兩端的電壓，也叫外電壓，顯然就是電源兩極之間所接電壓表測量出的電壓。4電源的輸出功率。在純電阻電路中，電源的輸出功率可見當(dāng)R=r時，有最大輸出功率?！倦y點(diǎn)解析】1閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式。閉合電路的歐姆定律，由于著眼點(diǎn)不同，可以有多種表達(dá)形式。常見形式有：（1）電流形式：，說明決定電路中電流強(qiáng)度的因素與電流間的關(guān)系，即電流強(qiáng)度與電源電動勢成正比，與電路總電阻成反比。（2）電壓形式：E=I（R+r），或等，它表明電源電動勢在值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和。（3）能量形式：，此式可以認(rèn)為是電壓形式兩端乘以電荷量q而來，使能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)更顯現(xiàn)出來，即移送單位電荷量電荷的過程中，非靜電力做功與電場力做功量值相等；也就是說，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，再由電能轉(zhuǎn)化為電阻R上的內(nèi)能的轉(zhuǎn)化過程中，能量守恒。（4）功率形式：或?？傊?，閉合電路歐姆定律無論用何種形式表達(dá)，本質(zhì)上都是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律在恒定電流中的體現(xiàn)，可見閉合電路歐姆定律是十分重要的定律之一。2通路、斷路及短路狀態(tài)。（1）通路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R滿足R0時，電路處于通路狀態(tài)。在通路狀態(tài)中，電流，路端電壓U=IR=EIr，電阻R消耗的電功率。（2）斷路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R時，電路處于斷路狀態(tài)。在斷路狀態(tài)中，電流，路端電壓，電阻R消耗的電功率為零。（3）短路狀態(tài)：當(dāng)外電阻R=0時，電路處于短路狀態(tài)。在短路狀態(tài)中，有短路電流，路端電壓。由于短路時，電源總功率，即電源將其他形式的能量轉(zhuǎn)化成的電能全部消耗在內(nèi)電路中，會使電源急劇發(fā)熱而燒毀，并由此引起其他不愉快的事情發(fā)生，因此應(yīng)防止短路狀態(tài)發(fā)生。3電路中的幾種功率。根據(jù)全電路歐姆定律，有，式中IE反映電源在單位時間里將其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的數(shù)量，稱為電源的總功率，即；式中IU是電源向外電路提供的電功率，當(dāng)然也是外電路消耗的電功率；稱為電源的輸出功率，即；式中為 電源內(nèi)部因內(nèi)阻發(fā)熱而損耗的電功率，稱為電源內(nèi)耗（或熱耗）功率，即。這樣從能量分配的角度上，有。由于一般情況下，認(rèn)為電源的電動勢E和內(nèi)電阻r是定值，因此在外電阻減小時，I增大，從而電源總功率及電源熱耗功率均增大；在外電阻增大時，及均減小。對于輸出功率，當(dāng)R=r時有最大輸出功率；在外電路電阻Rr時，隨著R 的增大，電源的輸出功率減小。【典型例題分析】例題1 如圖1所示電路，滑動變阻器的總電阻R=6，定值電阻，。當(dāng)滑片P在a端時，電壓表的示數(shù)是3V；當(dāng)滑片P在b端時，電壓表的示數(shù)是2V。求電源電動勢E及內(nèi)電阻r。解析：當(dāng)滑片P在a端時，滑動變阻器的有效電阻為R=6，這時變阻器R與電阻并聯(lián)后再與電阻串聯(lián)，此時外電阻此時干路電流，從而有E=3+r 當(dāng)滑片P在b端時，滑動變阻器的有效電阻，則外電阻此時干電流，從而有E=2+2r 由、式得 3+r=2+2r解得 r=1，E=（3+1）V=4V例題2 在圖2所示電路中，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向上端a滑動時，電流表、及電壓表V的示數(shù)的變化情況是（ ）A電流表增大，減小，電壓表V減小B電流表減小，增大，電壓表V減小C電流表增大，增大，電壓表V增大D電流表減小，減小，電壓表V增大解析：滑動變阻器的滑片P向上端a滑動時，其電阻值變小，使外電路總電阻變小。根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，干路電流將變大，即電流表的示數(shù)增大，可見選項A和D是錯誤的。根據(jù)閉合電路歐姆定律，電壓表示數(shù)U符合當(dāng)電流I增大時，電壓表的示數(shù)應(yīng)減小，可見選項C是錯誤的。這時，只有選項B沒有被排除，是正確的。不妨驗證一下：由于加在電阻上的電壓為電壓表的示數(shù)，隨著電壓表示數(shù)U的減小，根據(jù)部分電路歐姆定律，知通過電阻的電流必減小，即電流表的示數(shù)減小。可見選項B確實是正確的。綜上可知，選項B正確。例題3 如圖3所示，定值電阻，變阻器的總阻值為R，電源電動勢為E，內(nèi)阻。求：（1）電流表A的示數(shù)的最小值；（2）電壓表V的示數(shù)的最小值。解析：令變阻器的滑片P到上端A的電阻為x，則外電路總電阻 （1）當(dāng)時，外電阻有最大值：此時干路電流最小，即電流表有最小示數(shù)（2）當(dāng)x=0或x=R時（即滑片滑至兩端時），外電阻有最小值此時干路電流最大干路電流最大時，有最小路端電壓。例題4 電阻和電池組甲的UI圖象如圖4所示。分別與電池組甲接通時消耗的功率為。（1）若阻值增大使電流減小，導(dǎo)致它們消耗的功率變?yōu)?。設(shè)，試分別分析隨電流的變化而變化的情況。（2）若阻值仍如圖4所示，使它們分別與另一電池組乙接通，這時它們消耗的功率分別為，其中，求電池組乙的電動勢及內(nèi)電阻。解析：根據(jù)電阻，知，。由圖并根據(jù)歐姆定律E=U+Ir，有，解得：，。（1）電池組甲的輸出功，即。當(dāng)R=r時，即當(dāng)時，P有最大值由圖可知，從而初始值為4A，若，則若，則；若，則；即由4A3A2A0的變化過程中，先由零增至1.5W，再減至零，其后在負(fù)值區(qū)間由零逐漸趨于-12W。由圖可知，從而初始值為2A，有，則即由2A0的變化過程中，在負(fù)值區(qū)間由零逐漸趨于-12W。（2）當(dāng)電阻與電池組乙接通時，其功率有即當(dāng)電阻與電池組乙接通時，其功率有即解得： 【同步達(dá)綱練習(xí)】1用圖5所示電路，測定電池組的電動勢和內(nèi)電阻，其中為電壓表，其內(nèi)阻足夠大，定值電阻R=7.0。在電鍵S未接通時，的讀數(shù)是6.0V；電鍵S接通后，的讀數(shù)變?yōu)?.6V。那么電池組的電動勢和內(nèi)電阻分別等于（ ）A6.0V 0.5 B6.0V 1.25C5.6V 1.25 D5.6V 0.52兩個相同的電阻R，串聯(lián)起來接在電動勢為E的電源上，通過每一個電阻的電流為I；若將這兩個電阻并聯(lián)起來，仍接在該電源上，此刻通過每一個電阻的電流強(qiáng)度為，則該電源的內(nèi)電阻是（ ）A B CR D4R3如圖6所示，直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，直線B是電阻R的兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，用該電源與電阻R組成閉合電路，電源的輸出功率和電阻R分別是（ ）A4W；1 B4W；2 C2W；1 D2W；24如圖7所示電路，電源內(nèi)阻不能忽略，阻值小于變阻器的總電阻但不等于零。當(dāng)滑動變阻器的滑片P停在變阻器的中點(diǎn)時，電壓表的示數(shù)