選修3-1第4章第1節(jié)閉合電路的歐姆定律

1、第第1節(jié)節(jié) 閉合電路的歐姆定律閉合電路的歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì)一、電動(dòng)勢(shì)2大小大小電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入外電路時(shí)電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒有接入外電路時(shí) 間的電壓，間的電壓，電源電動(dòng)勢(shì)用符號(hào)電源電動(dòng)勢(shì)用符號(hào) 表示，單位是表示，單位是 。3物理意義物理意義 電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為 本領(lǐng)的物理本領(lǐng)的物理量，是電源的特征量。量，是電源的特征量。伏特伏特(V)兩極兩極E1.定義定義在電源內(nèi)部非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正在電源內(nèi)部非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功。極所做的功。電能電能關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)不同類型的電池其

2、電動(dòng)勢(shì)不同，它是由電源本身的不同類型的電池其電動(dòng)勢(shì)不同，它是由電源本身的特性決定的。電動(dòng)勢(shì)由電源本身決定，與外電路無關(guān)，且電動(dòng)勢(shì)特性決定的。電動(dòng)勢(shì)由電源本身決定，與外電路無關(guān)，且電動(dòng)勢(shì)不是電壓，它們是兩個(gè)不同的物理概念，要從物理意義、決定因不是電壓，它們是兩個(gè)不同的物理概念，要從物理意義、決定因素上深刻理解素上深刻理解。(1)(1)、用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個(gè)閉合電路。、用導(dǎo)線把電源、用電器連成一個(gè)閉合電路。外電路外電路: :電源外部的用電器和導(dǎo)線構(gòu)成外電路電源外部的用電器和導(dǎo)線構(gòu)成外電路. .內(nèi)電路內(nèi)電路: :電源內(nèi)部是內(nèi)電路電源內(nèi)部是內(nèi)電路. .閉合電路閉合電路部分電路部分電路rERK內(nèi)

3、電路內(nèi)電路外電路外電路4、閉合電路、閉合電路: 在在外電路外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低沿電流方向電勢(shì)降低。 在在內(nèi)電路內(nèi)電路中，即在電源內(nèi)部，通過非靜電力做功使正電荷由負(fù)中，即在電源內(nèi)部，通過非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正極，所以電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極。極移到正極，所以電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極。(2)(2)、閉合回路的電流方向、閉合回路的電流方向 內(nèi)內(nèi)電路與電路與外外電路中的總電流是電路中的總電流是相同相同的。的。(3)(3)、電路中的電勢(shì)變化情況、電路中的電勢(shì)變化情況在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。在外電路中，沿電流方向電勢(shì)降低。在內(nèi)電路中

4、，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；在內(nèi)電路中，一方面，存在內(nèi)阻，沿電流方向電勢(shì)也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)另一方面，沿電流方向存在電勢(shì)“躍升躍升”。abcdab討論討論1 1、若外電路中的用電器都是純電阻、若外電路中的用電器都是純電阻R R，在時(shí)間，在時(shí)間t t內(nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？?jī)?nèi)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？E外外=I2Rt2 2、內(nèi)電路也有電阻、內(nèi)電路也有電阻r r，當(dāng)電流通過內(nèi)電路時(shí)，也有一部，當(dāng)電流通過內(nèi)電路時(shí)，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是多少？分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是多少？E內(nèi)內(nèi)=I2rtrERK內(nèi)電路內(nèi)電路外電路外電路3 3、電流流經(jīng)電源時(shí)，在時(shí)間、電流流

5、經(jīng)電源時(shí)，在時(shí)間t t內(nèi)非靜內(nèi)非靜電力做多少功電力做多少功W=EqEIt4 4、以上各能量之間有什么關(guān)系？、以上各能量之間有什么關(guān)系？ 根據(jù)能量守恒定律，非靜電力根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。W=E外外+E內(nèi)內(nèi)即：即：EIt=I2Rt+I2rt、表述：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟、表述：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比內(nèi)、外電路的電阻之和成反比、對(duì)純電阻電路、對(duì)純電阻電路 rREIIrIRE 即rREI二、閉合電路歐姆定律二、閉合電路歐姆定律rR

6、EIIrIRE 說明：說明：IRU外(1) 是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓路端電壓. .IrU內(nèi) (2) (2) 是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓內(nèi)電壓. . E=U +UEIRIr外內(nèi)(3)例題：如圖，例題：如圖，R114，R29，當(dāng)開關(guān)，當(dāng)開關(guān)S切換切換到位置到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為時(shí)，電流表的示數(shù)為I10.2A;當(dāng)開關(guān)當(dāng)開關(guān)S切切換到位置換到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為時(shí)，電流表的示數(shù)為I20.3A。求電源。求電源的電動(dòng)勢(shì)的電動(dòng)勢(shì)E和和r.rIRIErIRIE222111解:得:1V0 . 3rE 三、路端電壓與外

7、電阻的關(guān)系三、路端電壓與外電阻的關(guān)系 1路端電壓隨外電阻的變化情況路端電壓隨外電阻的變化情況 路端電壓的表達(dá)式路端電壓的表達(dá)式UEIr，就某個(gè)電源來說，一般認(rèn)為，就某個(gè)電源來說，一般認(rèn)為電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r是一定的。是一定的。 (1)當(dāng)外電路的電阻當(dāng)外電路的電阻R變大時(shí)，電路中電流變大時(shí)，電路中電流I ，但路端，但路端電壓電壓U ； (2)當(dāng)外電路的電阻當(dāng)外電路的電阻R減小時(shí)，電路中電流減小時(shí)，電路中電流I ，但路端，但路端電壓電壓U 。減小減小增大增大增大增大減小減小路端電壓路端電壓: :IrEU2兩個(gè)特例兩個(gè)特例(1)當(dāng)外電路斷路時(shí)，當(dāng)外電路斷路時(shí)，R，I ，U ；(2)當(dāng)外電路短

8、路時(shí)，當(dāng)外電路短路時(shí)，R0，I短短 很大，很大，U 。3路端電壓路端電壓U與電流與電流I的關(guān)系的關(guān)系(1)函數(shù)表達(dá)式函數(shù)表達(dá)式UEIr。(2)圖象的物理意義。圖象的物理意義。0E0在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E ErEI/短在橫軸上的截距表示電源的短路電流在橫軸上的截距表示電源的短路電流圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害I短短EU0U=-rI+E例例1 1、在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為、在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V1.5V，內(nèi)，內(nèi)阻為阻為0.120.12，外電路的

9、電阻為，外電路的電阻為1.381.38，求電路中的電流，求電路中的電流和路端電壓和路端電壓. .RSErI = 1 AU = 1.38V例例2 2、如圖，、如圖，1 1=14,=14,2 2=9,=9,當(dāng)開關(guān)處于位置當(dāng)開關(guān)處于位置1 1時(shí)時(shí), ,電流表讀數(shù)電流表讀數(shù)I I1 1=0.2A=0.2A；當(dāng)開關(guān)處于位置；當(dāng)開關(guān)處于位置2 2時(shí)時(shí), ,電流表讀電流表讀數(shù)數(shù)I I2 2=0.3A=0.3A求電源的電動(dòng)勢(shì)求電源的電動(dòng)勢(shì)E E和內(nèi)電阻和內(nèi)電阻r r。1AR1R22ErE = 3V E = 3V r = 1r = 14、5、4應(yīng)用應(yīng)用 (1)路端電壓路端電壓U隨外電阻隨外電阻R的變化：的變化：

10、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻由電源本身決定，不隨外電路電阻的變化電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻由電源本身決定，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的。而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的。注意：注意：(1)理想電流表可以認(rèn)為短路，理想電壓表可以認(rèn)為斷路。理想電流表可以認(rèn)為短路，理想電壓表可以認(rèn)為斷路。(2)增加并聯(lián)電阻總電阻減小，反之增大。增加并聯(lián)電阻總電阻減小，反之增大。(3)含電容的支路電壓穩(wěn)定時(shí)可認(rèn)為斷路，電容兩端的電壓含電容的支路電壓穩(wěn)定時(shí)可認(rèn)為斷路，電容兩端的電壓等于與電容器并聯(lián)的那部分電阻兩端的電壓。等于與電容器并聯(lián)的那部分電阻兩端的電壓。 例例.如

11、圖所示的電路，閉合開如圖所示的電路，閉合開關(guān)關(guān)S后，后，a、b、c三盞燈均能發(fā)光，電源電三盞燈均能發(fā)光，電源電動(dòng)勢(shì)動(dòng)勢(shì)E恒定且內(nèi)阻恒定且內(nèi)阻r不可忽略。現(xiàn)將變阻器不可忽略?，F(xiàn)將變阻器R的滑片稍向上滑動(dòng)一些，三盞燈亮度變化的情況是的滑片稍向上滑動(dòng)一些，三盞燈亮度變化的情況是()Aa燈變亮，燈變亮，b燈和燈和c燈變暗燈變暗Ba燈和燈和c燈變亮，燈變亮，b燈變暗燈變暗Ca燈和燈和c燈變暗，燈變暗，b燈變亮燈變亮Da燈和燈和b燈變暗，燈變暗，c燈變亮燈變亮B四、電源的功率和效率四、電源的功率和效率 (2)當(dāng)當(dāng)Rr時(shí)，隨著時(shí)，隨著R的增大輸出功率的增大輸出功率減小。減小。 (3)當(dāng)當(dāng)Rr時(shí)，隨著時(shí)，隨著

12、R的減小輸出功率的減小輸出功率減小。減小。 (4)輸出功率與外電阻的關(guān)系如圖所示，由圖像可知，對(duì)應(yīng)輸出功率與外電阻的關(guān)系如圖所示，由圖像可知，對(duì)應(yīng)某一輸出功率某一輸出功率(非最大值非最大值)可以有兩個(gè)不同的外電阻可以有兩個(gè)不同的外電阻R1和和R2，且有，且有r2R1R2。 例例.如圖所示，如圖所示，R18 ，電源的電動(dòng)勢(shì)，電源的電動(dòng)勢(shì)E8 V，內(nèi)阻，內(nèi)阻r2 .R2為變阻器，問：為變阻器，問： (1)要使變阻器獲得的電功率最大，要使變阻器獲得的電功率最大，R2的值應(yīng)是多大？這時(shí)的值應(yīng)是多大？這時(shí)R2的功率多大？的功率多大？ (2)要使要使R1得到最大的電功率，得到最大的電功率，R2的取值多大？

13、的取值多大？R1的最的最大功率多大？這時(shí)電源的效率是多少？大功率多大？這時(shí)電源的效率是多少？ (1)電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時(shí)，效率只有最大時(shí)，效率只有50%。 (2)判斷可變電阻功率變化時(shí)，可將可變電阻以外的其他電阻判斷可變電阻功率變化時(shí)，可將可變電阻以外的其他電阻看成內(nèi)阻?？闯蓛?nèi)阻。 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥計(jì)算電路中某一個(gè)電阻獲得的最大功率計(jì)算電路中某一個(gè)電阻獲得的最大功率時(shí)可把電路中其他電阻與電源內(nèi)阻之和等效為電源內(nèi)阻，時(shí)可把電路中其他電阻與電源內(nèi)阻之和等效為電源內(nèi)阻，由電源輸出最大功率的條件求出。由電源輸出最大功率的

14、條件求出。 答案答案(1)10 1.6 W(2)05.12 W80% 例例1: 1:已知如圖，已知如圖，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的變化范圍的變化范圍是是0 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 E rR2R1 2.25W2.25W； 2W2W； 1.5W 1.5W。例例2:2:直線直線OACOAC為某一直流電源的為某一直流電源的總功率總功率P P總隨電流總隨電流I I變化的圖線變化的圖線, ,拋物線拋物線OBCOBC為

15、同一直流電源內(nèi)為同一直流電源內(nèi)部熱功率部熱功率PrPr隨電流隨電流I I變化的圖線變化的圖線, ,若若A A、B B對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A,2A,那么那么線段線段ABAB表示的功率為表示的功率為 W, W, I I=2A=2A對(duì)應(yīng)的外電阻是對(duì)應(yīng)的外電阻是 .P/WI/AO123ABC92W 2W 0.50.53 3、右圖中圖線、右圖中圖線表示某電池組的輸出電壓一表示某電池組的輸出電壓一電流關(guān)系，圖線電流關(guān)系，圖線表示其輸出功率一電流關(guān)表示其輸出功率一電流關(guān)系該電池組的內(nèi)阻為系該電池組的內(nèi)阻為當(dāng)電池當(dāng)電池組的輸出功率為組的輸出功率為120W120W時(shí)，電池組的輸出電壓時(shí)，電池組的輸出電

16、壓是是V V 5304 4、如圖所示，、如圖所示，R R為電阻箱，為電阻箱，V V為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀為理想電壓表當(dāng)電阻箱讀數(shù)為數(shù)為R R1 1=2=2時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U U1 1=4V=4V；當(dāng)電阻箱讀數(shù)；當(dāng)電阻箱讀數(shù)為為R R2 2=5=5時(shí)，電壓表讀數(shù)為時(shí)，電壓表讀數(shù)為U U2 2=5V=5V求：求： (1)(1)電源的電動(dòng)勢(shì)電源的電動(dòng)勢(shì)E E和內(nèi)阻和內(nèi)阻r r。 (2)(2)當(dāng)電阻箱當(dāng)電阻箱R R讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大讀數(shù)為多少時(shí)，電源的輸出功率最大? ?最大最大值值PmPm為多少為多少? ?6EV1r R1，P9W五、電路的動(dòng)態(tài)分析問題五、電路的動(dòng)態(tài)分析問

17、題 閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變閉合電路中只要有一只電阻的阻值發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。部分的電流、電壓都發(fā)生變化。 討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電討論依據(jù)是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)路歐姆定律、串聯(lián)電路的電壓關(guān)系、并聯(lián)電路的電流關(guān)系。電路的電流關(guān)系。 思路思路: :RR總總外外r總REI 例題：如圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片例題：如圖電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向上向上端端a滑動(dòng)過程中，兩表的示數(shù)情況為滑動(dòng)過程中，兩表的示數(shù)情況為 A.電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減

18、少電壓表示數(shù)增大，電流表示數(shù)減少B.電壓表示數(shù)減少，電流表示數(shù)增大電壓表示數(shù)減少，電流表示數(shù)增大C.兩電表示數(shù)都增大兩電表示數(shù)都增大D.兩電表示數(shù)都減少兩電表示數(shù)都減少=I1=I2+IA=U1+U2例例3: 3: 如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E E，內(nèi)電阻，內(nèi)電阻為為r r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P P從右端滑到從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表V V1 1、V V2 2示數(shù)變化的示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為絕對(duì)值分別為UU1 1和和UU2 2，下列說法中，下列說法中正確的是正確的是 A.A.小燈泡小燈泡L L1 1、L L3 3變暗，變暗，L L2 2變亮變

19、亮 B.B.小燈泡小燈泡L L3 3變暗，變暗，L L1 1、L L2 2變亮變亮 C.C.UU1 1UU2 2V2V1L1L2L3P B D B D 3 3、如圖所示電路、如圖所示電路, ,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P P向上移動(dòng)時(shí)向上移動(dòng)時(shí), ,判斷電路中的電壓表、電流表的示數(shù)如何變化判斷電路中的電壓表、電流表的示數(shù)如何變化? ?V V1 1示數(shù)增大示數(shù)增大V V2 2示數(shù)增大示數(shù)增大A A示數(shù)減小示數(shù)減小2如圖所示，電池電動(dòng)勢(shì)為如圖所示，電池電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為r，當(dāng)可變電阻的當(dāng)可變電阻的 滑片滑片P向向b點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電壓表點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，電壓表的讀的讀 數(shù)數(shù)U1與電壓表與電壓表

20、 的讀數(shù)的讀數(shù)U2的變化情況是的變化情況是 ()AU1變大，變大，U2變小變小BU1變大，變大，U2變大變大CU1變小，變小，U2變小變小 DU1變小，變小，U2變大變大答案：答案：A3電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為、內(nèi)阻為r的電的電池與固定電阻池與固定電阻R0、變阻器、變阻器R串聯(lián)，如圖串聯(lián)，如圖419所示，設(shè)所示，設(shè)R0r，Rab2r。當(dāng)。當(dāng)變阻器的滑片自變阻器的滑片自a端向端向b端滑動(dòng)時(shí)，下列各物理量中隨之端滑動(dòng)時(shí)，下列各物理量中隨之減小的是減小的是 ()A電池的輸出功率電池的輸出功率 B變阻器變阻器R消耗的功率消耗的功率C固定電阻固定電阻R0消耗的功率消耗的功率 D電池內(nèi)電阻消耗的功率電池

21、內(nèi)電阻消耗的功率答案：答案：B六、含有電容器的直流電路六、含有電容器的直流電路電容器充放電結(jié)束后電容器充放電結(jié)束后1 1 、在直流電路中電容器可視為斷路、在直流電路中電容器可視為斷路2 2 、與其相連的電阻無電流，兩端沒有電壓，充當(dāng)導(dǎo)、與其相連的電阻無電流，兩端沒有電壓，充當(dāng)導(dǎo)線的作用線的作用例例4.4.已知如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，已知如圖，電源內(nèi)阻不計(jì)。為使電容器的帶電量增大，可采取以下那些方法：（可采取以下那些方法：（ ） A.A.增大增大R R1 1 B. B.增大增大R R2 2 C. C.增大增大R R3 3 D. D.減小減小R R1 1R1 R3R2ECA B

22、 BC C CR1R2R3CDCD4 4如圖如圖10-310-3所示的電路中，已知電容所示的電路中，已知電容C C1 1=C=C2 2，電阻，電阻R R1 1R R2 2，電源內(nèi)阻可忽略不，電源內(nèi)阻可忽略不計(jì)，當(dāng)開關(guān)計(jì)，當(dāng)開關(guān)S S接通時(shí)，以下說法中正確的接通時(shí)，以下說法中正確的有有 （ ） A A、C C1 1的電量增多，的電量增多，C C2 2的電量減少的電量減少 B B、C C1 1的電量減少，的電量減少，C C2 2的電量增多的電量增多 C C、C C1 1、C C2 2的電量都增多的電量都增多 D D、C C1 1、C C2 2的電量都減少的電量都減少圖103D D5 5、如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)、如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)=12=12伏，內(nèi)阻伏，內(nèi)阻r=1r=1歐，電阻歐，電阻R R1 1=3=3歐，歐，R R2 2=2=2歐，歐，R R3 3=5=5歐，電容器的電歐，電容器的電容量容量C C1 1=4F,C=4F,C2 2=1F,=1F,求求C C1 1、C C2 2所帶電量。所帶電量。 QQ1 1=1.6=1.61010-5-5庫(kù)庫(kù) QQ2 2=10=10-5-5庫(kù)庫(kù)七、電路故障分析七、電路故障分析一、電路故障