《高中物理第二章恒定电流2.7闭合电路欧姆定律课件新人教版选修3_1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理第二章恒定电流2.7闭合电路欧姆定律课件新人教版选修3_1（82页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、7闭合电路的欧姆定律 一 闭合电路欧姆定律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 1 外电路 用电器 导线组成 也就是电源之外的电路部分 外电路 在外电路中 电流的方向为从电源的 流向 沿电流方向电势 2 内电路 电源 的电路 在内电路中 电流的方向为从电源的 流向 沿电流方向电势 正极 负极 降低 内部 负极 正极 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 成正比 跟内 外电路的 之和成反比 2 表达式 I 适用于 电路 电动势 电阻 纯电阻 二 路端电压与负载的关系1 路端电压与内电压 1 路端电压 闭合电路中外电路上总的 降落 也常叫作外电压 2 内
2、电压 闭合电路中内电路的 降落 2 路端电压与电流的关系 U 电势 电势 E Ir 3 路端电压随外电阻的变化规律 1 根据闭合电路的欧姆定律 当外电阻增大时 电流 路端电压 当外电阻减小时 电流 路端电压 减小 增大 增大 减小 0 E 思考辨析 1 闭合电路沿着电流的方向电势一定降低 2 闭合电路的电流跟内 外电路电阻之和成反比 3 在闭合电路中 外电阻越大 路端电压越大 4 电路断开时 电路中的电流为零 路端电压也为零 5 外电路短路时 电路中的电流无穷大 提示 1 沿着电流方向 外电路电势降低 而内电路电势升高 2 根据I 2 正确 3 由闭合电路欧姆定律得U E Ir E r 故外电
3、阻R越大 路端电压越大 4 由闭合电路欧姆定律得U E Ir 可知电路断开时 路端电压最大 5 外电路短路时 电路中的电流I 并非无穷大 生活链接 将一个新的电压为1 5V的电池接在如图所示的电路中 当开关没有闭合的时候 用电压表测量出的电压为1 5V 请问 当图中开关闭合后 电压表的读数会怎样改变 为什么会出现这种现象 提示 当开关闭合以后 电压表读数变小 因为电源内有内阻 所以为了更形象地表示出电源的内阻 我们在处理电源接入外电路时 往往将电源等效为一个恒定电源和一个电阻 如图所示 知识点一闭合电路的欧姆定律探究导入 手电筒中的电池用久了 虽然电动势没减小多少 但小灯泡亮度却明显减小了 这
4、是为什么呢 提示 电池用久了 电动势虽然不会明显减小 但内阻却明显变大 因而使电路中的电流减小 导致小灯泡亮度减小 归纳总结 1 闭合电路欧姆定律的表达形式 2 路端电压U随电流I变化的图象 U I关系图 1 U I图象的函数表达式 U E Ir 2 U I图象特点 位于第一象限 与横纵坐标轴相交的倾斜直线 如图所示 典题通关 典例 在图中R1 14 R2 9 当开关S切换到位置1时 电流表的读数为I1 0 2A 当开关S切换到位置2时 电流表的读数为I2 0 3A 求电源的电动势E和内阻r 正确解答 根据闭合电路欧姆定律列出方程E I1R1 I1r E I2R2 I2r 消去E 解出r 得代
5、入数据 得r 1 将r代入 得E 3V 答案 3V1 规律方法 闭合电路问题的求解方法 1 分析电路特点 认清各元件之间的串 并联关系 特别要注意电压表测量哪一部分的电压 电流表测量哪个用电器的电流 2 求干路中的电流 若各电阻阻值和电动势都已知 可用闭合电路的欧姆定律直接求出 也可以利用各支路的电流之和来求 3 应用闭合电路的欧姆定律解决问题时 应根据部分电路的欧姆定律和电路的串 并联特点求出部分电路的电压和电流 过关训练 如图所示电动势为2V的电源跟一个阻值R 9 的电阻接成闭合电路 测得电源两端电压为1 8V 求电源的内阻 解析 通过电阻R的电流为I 0 2A由闭合电路欧姆定律E U I
6、r 得电源内阻r 1 答案 1 补偿训练 将内阻为0 5 的电池组用电阻为0 75 的导线 与标有 6V7 2W 的小灯泡串联 就可以使这个小灯泡正常发光 由此可知 所用电池组的电动势是 A 6VB 7 5VC 9VD 10 5V 解析 选B 标有 6V7 2W 的小灯泡正常发光 故电流I 1 2A 根据闭合电路欧姆定律 有E I r R U 1 2 0 5 0 75 V 6V 7 5V 知识点二闭合电路的动态分析方法探究导入 如图所示 当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时 三个灯泡亮度的变化情况怎样 提示 当滑动变阻器的滑动触头P向右移动时 变阻器接入电路的电阻减小 外电路总电阻减小 根据闭合
7、电路欧姆定律得 电路中总电流I增大 I3增大 L3变亮 并联部分电压U E I R3 r E R3 r都不变 I增大 则U减小 L1变暗 流过L2的电流I2 I I1 I增大 I1减小 I2增大 则L2变亮 归纳总结 1 闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化 或开关的通断 引起各部分电压 电流 或灯泡明暗 发生变化 分析这类问题的基本思路 2 闭合电路动态分析的三种方法 1 程序法 基本思路是 部分 整体 部分 即 2 结论法 并同串反 并同 是指某一电阻增大时 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 某一电阻减小时 与它并联或间接并联的电阻中的电流 两端电压
8、 电功率都将减小 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 两端电压 电功率都将减小 某一电阻减小时 与它串联或间接串联的电阻中的电流 两端电压 电功率都将增大 3 特殊值法与极限法 指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动端分别滑至两个极端去讨论 一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论 典题通关 考查角度1开关通断引起的动态变化 典例1 在如图所示的电路中 开关S原来是闭合的 现将S断开 则灯泡L亮度变化和电容器C带电量变化情况是 A 灯泡L变亮 电容器C带电量增加B 灯泡L变亮 电容器C带电量减少C 灯泡L变暗 电容器C带电量增加D 灯泡L
9、变暗 电容器C带电量减少 正确解答 选A 由图可知 当开关闭合时 R2与L串联后与R3并联 再与R1串联 当开关断开时 R3断开 总电阻增大 总电流减小 R1分压及内电压减小 灯泡两端电压增大 故灯泡变亮 电容器并联在电源两端 因内电压减小 路端电压增大 故电容器两端电压增大 由Q UC可知 电容器带电量增加 故选A 规律方法 电路中电阻的变化特点 1 不管是串联电路还是并联电路 电路中任一电阻变大总电阻变大 2 某一部分电路开关断开相当于电阻变大 开关闭合相当于电阻减小 考查角度2某一电阻变化引起的动态变化 典例2 多选 如图所示的电路中 电源电动势为E 内电阻为r 当开关S闭合时 在滑动变
10、阻器的滑动触片P从图示位置向上滑动 的过程中 A 电路中的总电流 变大B 路端电压 变大C 通过电阻R2的电流变大D 通过滑动变阻器R1的电流变小 审题关键 正确解答 选B C D 本题可按照以下思路分析 规律方法 电路动态分析的六个步骤 1 明确各部分电路的串 并联关系 特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压 2 由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化 3 根据闭合电路的欧姆定律I 判断电路中总电流如何变化 4 根据U内 Ir 判断电源的内电压如何变化 5 根据U外 E Ir 判断电源的外电压 路端电压 如何变化 6 根据串 并联电路的特点 判断各部分电路的电流 电压 电
11、功率 电功如何变化 过关训练 1 多选 如图所示的直流电路中电源内阻r小于与之串联定值电阻的阻值R0 滑动变阻器的最大阻值小于与之并联定值电阻的阻值R 在滑动变阻器的滑片P从最右端滑向最左端的过程中 下列说法正确的是 A 电压表的示数一直增大B 电流表的示数一直增大C 电阻R0消耗的功率一直增大D 电压表的示数变化值 U与相应的电流表示数变化值 I比值保持不变 解析 选A D 根据电路图可知 滑动变阻器的左半部分与R串联后与变阻器的右半部分并联后再与R0串联 当滑片P向左滑动时 由于滑动变阻器的最大阻值小于R 所以并联部分电阻一直增大 则总电阻一直增大 电路中总电流一直减小 电源的内电阻以及R
12、0所占电压都减小 则由闭合电路欧姆定律可知 电压表示 数一直增大 故A正确 电流表测量干路电流 根据A的分析可知 电流表示数一直减小 故B错误 根据P0 I2R0可知 I减小 则R0消耗的功率一直减小 故C错误 因U E I R0 r 则 r R0为定值 则D正确 2 在如图所示的电路中 R1 R2 R3和R4皆为定值电阻 R5为可变电阻 电源的电动势为E 内阻为r 设电流表的读数为I 电压表的读数为U 当R5的滑动触点向图中a端移动时 A I变大 U变小B I变大 U变大C I变小 U变大D I变小 U变小 解析 选D 当R5的滑动触点向图中a端移动时 变阻器接入电路的有效阻值减小 由电流随
13、电阻变化的 并同串反 规律可知 与R5串联构成闭合电路的R1 R3中的电流 即总电流 增大 与R5并联的R2 R4中的电流减小 所以电路中的电流表的读数I变小 路端电压减小 即电压表的读数U变小 故选项D正确 补偿训练 1 如图所示 电源电动势为E 内阻为r 当逐一闭合开关 接入灯泡增多时 以下说法不正确的是 A 灯少时灯泡较亮 灯多时灯泡较暗B 灯多时各灯两端的电压较低C 灯多时通过电源的电流较大D 灯多时通过各灯的电流较大 解析 选D 随着接入灯泡增多 外电路的总电阻减小 由闭合电路的欧姆定律I 得 干路电流增大 由U E Ir知 路端电压U减小 则各灯两端的电压降低 电流减小 亮度变暗
14、选项A B C正确 选项D错误 故选D 2 在如图所示的闭合电路中 当滑片P向右移动时 两电表读数的变化是 A 变大 变大B 变小 变大C 变大 变小D 变小 变小 解析 选B 滑片P向右移动时 接入电路中的电阻变大 总电阻也变大 由闭合电路的欧姆定律可知 回路电流减小 电流表示数变小 电源内电压减小 R0两端电压减小 所以滑动变阻器两端的电压升高 电压表示数变大 故B项正确 知识点三闭合电路功率的分析探究导入 在闭合电路中 内外电路都有电阻 当电流通过内外电路时都要做功 请问 外电路的电阻越大 外电路消耗的功率就越大吗 提示 P出 UI I2R 故R r时 外电路消耗的功率最大 最大值为 归
15、纳总结 1 纯电阻电路中电源输出功率的讨论 P出 UI I2R 1 电源的输出功率随外电阻的变化关系如图所示 2 当R r时 P出max 3 一个输出功率P 除最大功率外 对应于两个不同的外电阻R1和R2 且r 4 当Rr时 R P出 2 电源的效率 电源的输出功率与总功率的比值 即 100 100 典题通关 考查角度1含电动机闭合电路功率的计算 典例1 如图所示 电源的电动势是6V 内电阻是0 5 小电动机M的线圈电阻为0 5 限流电阻R0为3 若电压表的示数为3V 试求 1 电源的功率和电源的输出功率 2 电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率 正确解答 1 在串联电路中 电压表测R0两端
16、的电压 由欧姆定律得I 1A电源的总功率 P总 EI 6W由能量转化和守恒定律得 P输出 P总 Pr 6 12 0 5 5 5W 2 电源的输出功率为电动机和限流电阻获得的功率之和 P输出 PM P0P0 I2R0 3WPM P输出 P0 2 5WPMr I2r 0 5W PM输出 PM PMr 2W 答案 1 6W5 5W 2 2 5W2W 考查角度2功率的极值问题 典例2 2018 青岛高二检测 如图所示电路中 电池的电动势E 5V 内电阻r 10 固定电阻R 90 R0是可变电阻 在R0由0增加到400 的过程中 求 1 可变电阻R0上消耗热功率最大的条件和最大热功率 2 电池的内电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和 正确解答 1 可变电阻R0上消耗的热功率P1 I2R0 由上式可得 当R0 100 时 P1有最大值Pmax 2 r和R上消耗的热功率之和P2 I2 R r 100由上式可知 R0最大时 P2最小 即当R0 400 时 P2有最小值P2min 100W 0 01W 答案 1 R0 100 W 2 0 01W 过关训练 1 拓展延伸 在 典例2 中R0由0增大到4
