高二物理第2章第7節(jié)《閉合電路的歐姆定律》課件（新人教選修3-1）

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歡迎進入物理課堂 第二章恒定電流 同步導學方案 課后強化演練 第7節(jié)閉合電路的歐姆定律 1 閉合電路組成 1 外電路 電源外部由用電器和導線組成的電路 在外電路中 沿電流方向電勢降低 2 內(nèi)電路 電源內(nèi)部的電路 在內(nèi)電路中 沿電流方向電勢升高 2 閉合電路的歐姆定律 1 推導 如圖所示 設電源的電動勢為E 外電路電阻為R 內(nèi)電路電阻為r 閉合電路的電流為I 在時間t內(nèi) 3 將電壓表接在電源兩極間測得的電壓U外是指路端電壓 不是內(nèi)電路兩端的電壓 也不是電源電動勢 所以U外 E 4 電動勢和路端電壓雖然是有相同的單位且有時數(shù)值也相同 但二者是本質(zhì)不同的物理量 電動勢反映了電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領大小 路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領大小 1 對給定的電源 認為E r不變 2 對于有電壓變化的閉合電路問題 由E U外 U內(nèi) 可知 內(nèi) 外電路電壓變化的絕對值相等 即 U外 U內(nèi) 3 外電路含有非純電阻元件 如電動機 電解槽等 時 不能直接用歐姆定律解決電流問題 可以根據(jù)串 并聯(lián)電路特點或能量守恒定律進行列式計算 3 電源的U I圖象與電阻的U I圖象的比較 在閉合電路中 任何一個電阻的增大 或減小 都將引起電路總電阻的增大 或減小 該電阻兩端的電壓一定會增大 或減小 2 P出與外電阻R的函數(shù)關系圖象 1 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 效率只有50 2 判斷可變電阻功率變化時 可將可變電阻以外的其他電阻看成電源的一部分內(nèi)阻 如圖所示的電路中 當S閉合時 電壓表和電流表 均為理想電表 的示數(shù)各為1 6V和0 4A 當S斷開時 它們的示數(shù)各改變0 1V和0 1A 求電源的電動勢及內(nèi)阻 解析 當S閉合時 由閉合電路歐姆定律得 U1 E I1r 即E 1 6V 0 4r 當S斷開時 由閉合電路歐姆定律得 U2 E I2r 即E 1 6 0 1 V 0 4 0 1 r 由 得 E 2V r 1 答案 2V1 方法總結(jié) 解決閉合電路問題的一般步驟 1 分析電路 認清各元件的串 并聯(lián)關系 必要時畫等效電路圖 特別注意電壓表和電流表對應的電路 2 求總電流I 若已知內(nèi) 外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢 可用閉合電路歐姆定律直接求出 若內(nèi) 外電路上有多個未知電阻 可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I 當以上方法都行不通時 可以應用聯(lián)立方程求出I 3 各部分的電壓 電流 根據(jù)串 并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流 4 注意適用條件 外電路含有非純電阻元件時 如電動機 電解槽等 不能直接用歐姆定律解決電流問題 可以根據(jù)串 并聯(lián)電路特點或能量守恒定律進行列式計算 如圖所示的電路中 電阻R 10 當開關S斷開時 電壓表示數(shù)為6V 當開關S閉合時 電壓表示數(shù)為5 46V 則電源的內(nèi)阻為多少 解析 當S斷開時 R外 E U外 6V S閉合時 U外 IR 即5 46V I 10 解得I 0 546A 再由E U外 I r即6 5 46 0 546r 所以r 1 答案 1 在如圖所示的電路中 E為電源電動勢 r為電源內(nèi)阻 R1和R3均為定值電阻 R2為滑動變阻器 當R2的滑片在a端時合上開關S 此時三個電表A1 A2和V的示數(shù)分別為I1 I2和U 現(xiàn)將R2的滑片向b端移動 則三個電表示數(shù)的變化情況是 A I1增大 I2不變 U增大B I1減小 I2增大 U減小C I1增大 I2減小 U增大D I1減小 I2不變 U減小 答案 B 方法總結(jié) 直流電路的動態(tài)分析1 引起電路特性發(fā)生變化主要有三種情況 1 滑動變阻器滑片位置的改變 使電路的電阻發(fā)生變化 2 電鍵的閉合 斷開或換向 雙擲電鍵 使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 3 非理想電表的接入使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 3 分析方法 1 程序法 基本思路是 部分 整體 部分 即從阻值變化入手 由串并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況 再由歐姆定律判知I總和U端的變化情況 最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓 并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況 2 結(jié)論法 并同串反 并同 是指某一電阻增大時 與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率都將增大 某一電阻減小時 與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率都將減小 串反 是指某一電阻增大時 與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率都將減小 某一電阻減小時 與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流 兩端電壓 電功率將增大 3 特殊值法與極限法 即因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題 可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論 一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論 2011 北京高考 如圖所示電路 電源內(nèi)阻不可忽略 開關S閉合后 在變阻器R0的滑動端向下滑動的過程中 A 電壓表與電流表的示數(shù)都減小B 電壓表與電流表的示數(shù)都增大C 電壓表的示數(shù)增大 電流表的示數(shù)減小D 電壓表的示數(shù)減小 電流表的示數(shù)增大 解析 滑動變阻器R0的滑片向下滑動 R0接入電路的電阻變小 電路的總電阻變小 總電流變大 電源的內(nèi)電壓變大 外電壓變小 電壓表的示數(shù)變小 R1兩端的電壓變大 R2兩端的電壓變小 電流表的示數(shù)變小 A項正確 答案 A 如圖所示的電路中 電源電動勢E 10V 內(nèi)阻r 0 5 電動機的電阻R0 1 0 電阻R1 1 5 電動機正常工作時 電壓表的示數(shù)U1 3 0V 求 1 電源釋放的電功率 2 電動機消耗的電功率 將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率 3 電源的輸出功率和效率 解析 1 電動機正常工作時 總電流為I A 2A 電源釋放的電功率為P釋 EI 10 2W 20W 2 電動機兩端的電壓為U E Ir U1 10 2 0 5 3 V 6V電動機消耗的電功率為P電 UI 6 2 W 12W電動機消耗的熱功率為P熱 I2R0 22 1W 4W電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率 根據(jù)能量守恒得P機 P電 P熱 12 4 W 8W 答案 1 20W 2 12W8W 3 18W90 3 求出總電流后 再根據(jù)串 并聯(lián)電路的特點或部分電路歐姆定律求各部分電路的電壓和電流 再根據(jù)P UI或P I2R求得功率 2 電源輸出功率最大值的求解方法在解答最大功率問題時 理解好功率最大的條件是關鍵 若求解部分電阻不變時 只要滿足電流最大則功率就最大 若求解部分電阻改變時 需要計算出功率的表達形式 利用數(shù)學知識求極值 2011 南通高二檢測 電路圖如圖甲所示 乙中圖線是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關系圖象 滑動變阻器的最大阻值為15 定值電阻R0 3 1 當R為何值時 R0消耗的功率最大 最大值為多少 2 當R為何值時 電源的輸出功率最大 最大值為多少 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 1 2013 煙臺高二檢測 有關電動勢的說法中正確的是 A 電源的電動勢等于內(nèi) 外電路電勢降落之和B 電源提供的電能越多 電源的電動勢越大C 當外電路斷開時 電源路端電壓與電源電動勢相等D 當電路中通過1庫侖電量時 電源消耗的其他形式能的數(shù)值等于電源電動勢的值 答案 ACD 2 一太陽能電池板 測得它的開路電壓為800mV 短路電流為40mA 若將該電池板與一阻值為20 的電阻器連成一閉合電路 則它的路端電壓是 A 0 10VB 0 20VC 0 30VD 0 40V 答案 D 3 如圖所示 當滑動變阻器的觸片向上端移動時 電流表A1 A2和電壓表V1 V2的示數(shù)如何變化 答案 A1變小A2增大V1增大V2減小 4 如圖所示 電源電動勢E 10V 內(nèi)阻r 0 5 標有 8V16W 的燈泡L恰好能正常發(fā)光 電動機繞線的電阻R0 1 求 1 電源的總功率 2 電動機的輸出功率 解析 1 L正常發(fā)光 路端電壓等于燈泡額定電壓8V 內(nèi)電壓U內(nèi) 10 8 V 2V則總電流I U內(nèi) r 4A電源總功率為P電 IE 4 10W 40W 答案 1 40W 2 12W 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全