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1、 “闭合电路欧姆定律”题型归类分析（省市东风汽车公司一中 康明利） 闭合电路欧姆定律是高中电学的核心容，是进行电路分析和计算的主要依据，也是历年高考的热点.下面通过例题对闭合电路欧姆定律的题型进行归类分析，希望对同学们有所启发.一、电路的动态分析R0PAVR1rER2图1一个闭合电路就是一个整体，当某一局部电路发生变化时，会使整个电路的总电阻发生变化，随之会引起一系列连锁反应：干路中的总电流变化电源的电压变化路端电压变化各支路的电压及电流变化.这时，可根据串并联电路的特点、闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律进行分析.例1如图1所示，当可变电阻R0的滑动片向右移动时，下列判断正确的是：A电压表的
2、读数变小B电流表的读数变小C电压表的读数增大D电流表的读数增大分析与解：由图可知，当滑动片P向右移动时，R0变大，使整个外电路的电阻R变大，根据闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)可知电路总电流I减小，路端电压U=EIr增大，则电压表的读数变大，选项C正确.根据串联电路的特点，R2两端的电压U2=UIR1，因U、I，则U2，通过电阻R2的电流I2=U/ R2变大.根据并联电路的特点，通过R0的电流I0=II2，因I、I2，则I0，电流表的读数变小，选项B正确.故本题的正确选项为B、C.点评：电路动态分析的基本思路是：“部分整体部分”，即从某个电阻的变化入手，由串并联规律先判断外电路总电阻的变化情
3、况，然后由闭合电路欧姆定律判断总电流和路端电压的变化情况，最后由部分电路的欧姆定律判断各支路的电流、电压变化情况.二、功率计算RP0PmR1 R=r R2P0图21电源的输出功率：P出=IU=IEI2r对于外电路是纯电阻的电路，电源的输出功率：P出电源的输出功率随外电阻的变化关系如图2所示，则：当Rr时，P出max一个输出功率（除最大功率外）P对应于两个不同的外电阻R1和R2，且.当Rr时，RP出.2电源的效率：则R，当Rr时，电源的输出功率最大，但效率仅为50.例2如图3所示，已知电源的阻r=2，定值电阻R1=0.5，求：R1R2SEr图3（1）当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电阻R1消耗的
4、功率最大？（2）当滑动变阻器R2的阻值为多大时，电源的输出功率最大？（3）当滑动变阻器R2的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？分析与解：（1）因为R1是定值电阻，其功率P1=I12R1，所以当R2=0时，I1最大，则电阻R1的功率P1最大.（2）当外阻等于阻时电源的输出功率最大，即R1+ R2=r，R2=rR1=20.5=1.5时,电源的输出功率最大.（3）将电阻R1等效到电源部，此时电源的输出功率就等于变阻器R2消耗的功率，等效电源的输出功率最大时，变阻器消耗的功率也最大.即R2= R1+r=0.5+2=2.5时，变阻器消耗的功率最大.点评：由R=r时电源输出功率最大的理论处理上述问题时，
5、可将某定值电阻充当电源的阻来处理.例3如图4所示，电源的电动势E=24V，阻r=1,电阻R=2,M为直流电动机，其电枢电阻r/=1,电动机正常工作时，其两端所接电压表读数为UV=21V，求电动机转变机械能的功率是多大？RMVE图4r分析和解：由闭合电路欧姆定律可得：E=UV+I(R+r)，则：由能量守恒可知电动机输出的机械功率为：P机=IUVI2r/=(121121)W=20W点评：含电动机的直流电器，已不再是纯电阻电路，此时欧姆定律已不适用.电动机在正常工作时，除了少部分电能转化为能外，大部分电能转化为机械能，这时电功大于电热，求机械功率或其它形式功率要用能的转化和守恒定律解决.三、含有电容
6、器的电路电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电放电电流.一旦电路达到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路可看作是断路.分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，其具体方法是：1确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端的电压即为电容器两端的电压.ER2R1CS图52当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时，此电路两端的电压即为电容器两端的电压，而与电容器串联的电阻可看成导线.例4如图5所示，E=10V, R1=4, R2=6,C=30F,电池阻可忽略.（1）闭合开关S，求稳定后通过R1的电流.（2）然
7、后将开关S断开，求这以后通过R1的电量.分析：电容器稳定后相当于断路，S断开前电容器相当于和R2并联，S断开后，电容器相当于直接接到电源上.S断开前后通过R1的电量即为前后两状态下电容器带电量之差.解：（1）电容器稳定后相当于断路，则：.（2）断开S前，电容器两端的电压等于R2两端的电压，电压为I1R2，电容器的带电量为：Q1=CI1R2 .断开S稳定后总电流为零，电阻R1不分压，可看成导线，电容器两端的电压就等于电源的电动势E，电容器的带电量为：Q2=CE.将开关S断开后通过R1的电量为：Q= Q2Q1.代入已知数据得：Q=1.210-4C.点评：对于与电容器相关联的试题，电容器稳定后，在电
8、容器处电路可看作是断路，与电容器串联的电阻不分压可看成导线.若要计算电容器中有关电量等的变化，则要先分析电容器两端电压的变化，再利用Q=CU来计算.k3Ck2back1R1图6R4R3R2例5如图6所示的电路中，各个电键均闭合，且k2接a，现要使静止在平行板电容器两极板之间的带电微粒向下运动，则应该：A将k1断开 B将k2掷在bC将k2掷在cD将k3断开分析与解：开始当各个电键均闭合且k2接a时，由于电阻R4和R1与电容器串联不分压，此时电容器两端的电压等于电阻R2两端的电压，微粒在平行板电容器间所受的电场力与重力平衡，处于静止状态.将k1断开时，电容器将通过电阻R4、R1和R2放电，两极板间
9、的电场强度变为零，微粒向下运动，则选项A正确. 将k2掷在b时，电容器与R4、R1和R3串联后接在电源两端，电容器两端的电压等于电源的电动势，两极板间的电场强度增大，电场力大于重力，微粒向上运动，则选项B不正确.将k2掷在c时，电容器将通过电阻R4放电，两极板间的电场强度变为零，微粒向下运动，则选项C正确.将k3断开时，电容器充电后与电源断开，两极板间的电场强度不变，微粒仍然处于静止状态，则选项D不正确.故本题的正确选项为A、C.点评：含有电容器的电路有时和带电离子在电场中运动相结合，可由离子受力及运动情况入手分析出电容器两极板间的电压，再结合电路的结构进行分析或计算.个人简介：康明利，中学高级教师，省物理教育学会会员，省优秀物理教师，东风汽车公司一中物理教研组长。97年在公司物理教师优质课竞赛中获一等奖，同年在省物理优质课竞赛中获二等奖。曾有多篇论文在全国性学术刊物上发表，并多次荣获全国物理竞赛优秀辅导奖。单位地址：省市东风汽车公司第一中学邮编：442008联系：（0719）8224408转8811或（0719）8263763
