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1、第3讲,闭合电路的欧姆定律,一、电源 1电源：电源是把其他形式的能转化为 电能 的装置在电源内部是其他形式的能转化为电能，在电源外电路，电场力做功，电能转化为其他形式的能例如，干电池在电池内部是 化学能 转化为电能 电源的作用：将正电荷经电源内部从负极移送到正极，维持两极间的电压完成这一过程的力是非静电力，它要克服电源内部的静电力(电场力)做功,2电动势E (1)概念：是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，其大小由电源本身的特性决定同种电源两极间电动势相同，不同种电源两极间电动势不同单位是伏特(V) (2)电动势数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压(电源的开路电压)；或者等于外电
2、压与内电压之和，EU1U2.如图731所示,(3)从能量角度理解：电动势在数值上等于电路中移动单位电荷时，电源提供的电能,二、闭合电路欧姆定律 1外电路和内电路：闭合电路由两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫 外电路 ；另一部分是电源内部的电路叫 内电路 . 2内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比,6闭合电路的UI图象 如图735中a为电源的UI图象；b为外电阻的UI图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示 输出功率 ；a的斜率的绝对值表示 电源内阻大小 ；b的斜率的绝对值表示 外电阻的大小 ；当两
3、个斜率相等时即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大(可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半),1电动势与路端电压单位相同，它们有什么不同？ 解答：电动势与路端电压的比较见下表.,2.动态电路的分析有哪些方法？ 解答：(1)电路局部变化引起电路的总电阻的变化规律 当外电路的任何一个电阻增大(或减小)而其他电阻不变时，电路的总电阻一定增大(或减小) 若开关的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若开关的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小,(2)根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下： 程序法：基本
4、思路是部分整体部分，无论电阻是串联还是并联，只要有一个电阻变大(或变小)，R总一定变大(或变小)，再由欧姆定律判断知，I总和U端的变化情况，先确定串联电路定值电阻两端电压，再根据U端U1U2判定并联电路的电压，最后由部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化情况,此类题型还可用“并同串反”规律判断所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小，与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联的电阻中的电流、两端电压，电功率都将减小要注意“并同串反”的规律仅作为一种解题技巧供参考 极限法：因变阻器滑片滑动引起电路
5、变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以代入特殊值去判定，从而找出结论,3电路中有关电容器的计算 解答：(1)电容器跟与它并联的用电器的电压相等 (2)在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上 (3)在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向,(4)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量的差；如果变化前后极板带电的电性改变，那么通过每根引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和,4怎样解答电路故障问题？ 解答：(1)常见的故障现象 断路
6、：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势全部降落在该处，其他各处均无电势降落(即电压表不偏转),短路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零，此时电路两点间无电势降落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏) (2)检查电路故障的常用方法 电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求,电流表检查法：当电路
7、中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求 欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源,假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，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，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法,(3)
8、常见故障电路问题的分类解析 给定可能故障现象，确定检查方法 给定测量值，分析推断故障 根据观察现象，分析推断故障 根据故障，分析推断可能观察到的现象,1电路的动态分析 例1：如图737所示电路中，当变阻器的滑动触头P向下端移动时( ) 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,解析：当滑动触头P向下移动时，电路的阻值变大，电路的总电阻变大，则总电流I变小，由UEIr知：路端电压变大，所以电压表读数变大，再由总电流变小，知电阻R2分压U2减小，而外电路总电压U变大，则R1所分电压变大，流过R1的电流变大
9、，再结合总电流变小，则电流表的读数变小,答案：A,方法点拨：(1)从“电阻的变化”出发，分析路径是：从局部到整体，最后又回到局部 (2)串联抓住电流，向下发展；并联抓住电压，向旁边发展 (3)分析变化的要抓住“不变的”进行过渡,变式训练1：在某控制电路中，需要连成如图738所示的电路，主要由电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及电位器(滑动变阻器)R连接而成，L1、L2是红绿两个指示灯，当电位器的触头由弧形碳膜的中点逆时针滑向a端时，下列说法中正确的是( ) AL1、L2两个指示灯都变亮 BL1、L2两个指示灯都变暗 CL1变亮，L2变暗 DL1变暗，L2变亮,解析：L1、L2与R均
10、并联，根据“并同串反”，由于R减小，故流经L1、L2的电流均减小，所以L1、L2均变暗,答案：B,2闭合电路中的能量转化关系 例2：如图739所示电路，已知E6V，r4，R12，R2的变化范围是010.求： (1)电源的最大输出功率； (2)R1上消耗的最大功率； (3)R2上消耗的最大功率,方法点拨：(1)当R1R2r时，输出功率最大 (2)R1是固定电阻，注意不要照搬上述方法 (3)R2是可变电阻，可把R1r看成内阻，当R2R1r时，R2功率最大,变式训练2： 如图7310所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d40cm.电源电动势E24V，内电阻r1，电阻R15.闭合开关
11、S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v04m/s竖直向上射入板间若小球带电量为q1102C，质量 为m2102kg，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g10m/s2),3电路的分析和计算 例3：(2009上海)如图7311所示电路中，R112，R26，滑动变阻器R3上标有“20，2A”字样，理想电压表的量程有03V和015V两挡，理想电流表的量程有00.6A和03A两挡闭合电键S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5V和0.3A；继续向右移动滑片P到另一位置，电压表指针指
12、在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，则此时电流表示数为_A，该电源的电动势为_V.,方法点拨：分清电路结构是解题的关键，再利用串、并联电路的规律和闭合电路欧姆定律求解,答案:0.15 , 7.5,变式训练3：在图7312甲所示电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1100，R2的阻值未知，R3是一滑动变阻器，当其滑键从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的端电压随电流I的变化图线如图7312乙其中图线上的A、B两点是滑键在变阻器的两个不同端点时分别得到的求：,(1)电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器R3的最大值,4常见的电路故障问题 根据观察现象，分析推断
13、故障 例4：如图7313所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是( ) AR1断路 BR2断路 CR3短路 DR4短路,解析：当R1断路时，总电阻增大，所以通过电源的总电流减小，灯L2变暗，电流表的读数变小，而路端电压增大，所以L1两端电压增大，灯L1变亮，所以A选项正确当R2断路时，总电阻增大，所以通过电源的总电流减小，灯L1变暗，而路端电压增大，所以L2两端电压增大，灯L2变亮，所以B选项不正确 当R3短路时，总电阻减小，所以通过电源的总电流增大，灯L1变亮，而路端电压减小，所以L2两端电压
14、减小，灯L2变暗，因为总电流增加，而通过L2的电流减小，电流表的读数变大，所以C选项不正确,当R4短路时，总电阻减小，所以通过电源的总电流增大，灯L1变亮，而路端电压减小，所以L2两端电压减小，灯L2变暗，因为总电流增加，而通过L2的电流减小，电流表的读数变大，所以D选项不正确,答案：A,方法点拨：电路出现的故障有两个原因：短路；断路(包括接线断路或者接触不良、电器损坏等情况)一般检测故障用电压表： (1)如果电压表示数为零，说明电压表上无电流通过，则可能电压表并联路段之外有断路，且并联路段内有短路 (2)如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路,变
15、式训练4：如图7314所示，由于某一电阻断路，致使电压表和电流表的示数均比该电阻未断时要大，则这个断路的电阻可能是( ) AR1 BR2 CR3 DR4,解析：此类问题的常规解法是逐个分析 进行判断若R1断路R总变大I总变小U端变大I2变大，即电流表示数变大，U端变大，I4变大U4变大，所以选项A正确 若R2断路，电流表示数为零，则B错 若R3断路，电压表示数为零，则C错 若R4断路R总变大I总变小U端变大，即电流表和R2串联后两端电压变大，则电流表示数变大；R4断路后，则电压表的内阻大，所以R3所在支路近似断路，则电压表示数此时也变大，即D正确所以正确答案AD.,5含电容电路的分析 例5：如图7315所示的电路中，电源的电动势E3.0V，内阻r1.0；电阻R110，R210，R330，R435；电容器的电容C10F.电容器原来不带电求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量,方法点拨：含电容电路的计算问题，去掉电容看电路结构 (1)电路稳定后，电容器认为断路，其两板电压等于与它并联的电阻两端的电压 (2)判断电路变化引起的电容器电量变化时，要先计算电路变化前、后电路稳定时电容器上的电量，这两个电量相减就是通过与电容器串联元件的电量,变式训练5:在图7316所示电路中开关S1、S2、S3、S4均闭合，C是极板水
