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1、闭合电路欧姆定律,季 军 南阳中学 2007年7月,一、闭合电路的欧姆定律的内容 讨论 二、闭合电路的U-I 图象 三、电源的功率和效率 06年12月广州市X科统考卷5 07年上海虹口区教学质量检测三11 07年1月北京市崇文区期末统一练习6 06年12月广州市X科统考卷15 07学年南京市期末质量调研16 07届广东惠州市第二次调研考试14 江苏省如东高级中学07年2月期末试卷10 07届南京市第一次调研测试15 2007年重庆卷15 07届12月江苏省丹阳中学试卷14 2007年上海卷16 07年苏锡常镇四市二模10 南京市07届二模试卷15,闭合电路欧姆定律,一、闭合电路的欧姆定律的内容
2、, 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律, 闭合电路欧姆定律的表达形式有：,E=U外+U内, （I、R间关系）, U=E-Ir （U、I 间关系）, （U、R间关系）,（3）,讨论：,U=E-Ir,从上式可以看出: (E、r 是常量，R、I、U是变量),a.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压UIr 增大, 路端电压U减小,b.当外电路短路时，R趋近于零，I趋近于E/r， 路端电压U趋近于零电源的内阻一般都很小， 所以短路时电流很大为Im=E/r.,c.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压UIr减小， 路端电压U增大当外电路断开
3、时，R变为无限大， I 变为零，Ir 也变为零，U=E 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势. 而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势 （还有微弱电流通过电源）。,二、闭合电路的U-I 图象,右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;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电源的输出功率；,当两个斜率相等时（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）。
4、,三、 电源的功率和效率,电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,电源的输出功率，,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为,电源的效率：,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,06年12月广州市X科统考卷5,5如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的UI图线，甲和丙两图线平行，下列判断正确的是 ( ) A甲电源的电动势比乙大 B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大 C甲和丙电源的内阻相等 D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小,B C,07年上海虹口区教学质量检测三11,11.如图所示电路，R1为变阻器，R
5、2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。若R1上的电功率为P1，R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是 （ ） (A) 要使P1与P2的和最大，必须使R1=rR2。 (B) 要使P1最大，必须使R1= R2+ r。 (C) 要使P2最大，必须使R2= R1+ r。 (D)（P1+ P2）的最大值，由和r决定。,A B D,07年1月北京市崇文区期末统一练习6,6如图所示电路，电源电动势E为6V，内阻r为2, 电阻R为8，电动机M线圈电阻RM为2。当开关S闭合时，电阻R消耗的电功率为2W，则电动机输出的机械功率是 （ ） A0.5W B1.5W C2W D3.56W,B,解：,IR2 =P/R=
6、1/4,IR =0.5A,UR = IR R = 4V,Ur= E- UR =2V,I总 = Ur /r 1A,IM = I总 - IR =0.5A,PM= IM UR = 2W,PMr = IM2 RM = 0.5W,P机= PM - PMr =1.5W,电动机消耗的总功率,电动机线圈的热功率,电动机输出的机械功率,06年12月广州市X科统考卷15,15.（13分）如图15所示，电源的电动势E7.5V，内阻r1.0 ，定值电阻R212 ，电动机M的线圈的电阻R0.50 闭合开关S，电动机转动稳定后，电压表的示数U14 V，电阻R2消耗的电功率P23.0 W求电动机转动稳定后： （1）电路的路
7、端电压. （2）通过电动机的电流,解答：,（1）路端电压等于R2两端的电压，,（2）电源的电动势E = U2Ir，,由此得干路电流,通过R2的电流,通过电动机的电流 I1 = II2 =(1.5-0.5) A=1.0 A,07学年南京市期末质量调研16,16（15分）如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r=1 ，电炉电阻R=19 ，电解槽电阻。r=0.5当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不变）。试求： （1）电源的电动势； （2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小； （3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转
8、化成化学能的功率。,解：,（1）当S1闭合S2断开时电炉功率为P1,电炉中电流,电源电动势 E = I (R+r) = 120V,（2）当S1、S2都闭合时电炉功率为P2,电炉中电流,电源路端电压为 U=IR R=519=95V,通过电源的电流为,通过电解槽的电流为,IA =I- IR =20A,（3）电解槽消耗的电功率,PA =IA U=20 95=1900W,电解槽内热损耗功率,P热 =IA2 r =202 0.5=200W,电解槽转化成化学能的功率,P化 =PA - P热 =1700W,07届广东惠州市第二次调研考试14,14. 辩析改错： 如图所示电源电动势E=10V，内阻 r = 0
9、. 5,电动机的电阻R0 =1. 0,定值电阻R=1. 5,电动机正常工作时电压表的示数为3.0V求电源释放的电功率为多少？电动机消耗的电功率为多少？ 某同学求解如下：整个回路的电流是：,经检查，数值计算无误，该同学 求解过程是否有不当之处，若有 请予以改正。,电动机消耗功率：,电源释放的电功率：,P=EI=103.33=33.3W,P=I2R0= 3.332 10=11.1W,答：此解法不当,整个回路的电流是：,电源释放的电功率：,电动机消耗功率：,江苏省如东高级中学07年2月期末试卷10,10高温超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图。超导部件有一个超导临界电流Ic，当通过限流器的电
10、流I Ic时，将造成超导体失超，从超导态（电阻为零）转变为正常态（一个纯电阻）。以此来限制电力系统的故障电流，已知超导部件的正常态电阻为R1 = 3，超导临界电流Ic = 1.2A，限流电阻R2 = 6，小灯泡L上标有“6V，6W”的字样，电源电动势E=8V，内阻r =2，原来电路正常工作，现L突然发生短路，则 ( ) A短路前通过R1的电流为2/3 A B短路后超导部件将由超导状态 转化为正常态 C短路后通过R1的电流为4/3 A D短路后通过R1的电流为2 A,B C,解见下页,解:,小灯泡L上额定电流、电阻分别为1A、6 ,L短路前超导部件的电阻为0，由欧姆定律：,L短路前通过R1的电流
11、为 I=E /(RL +r)=1A A错,容易看出，L短路后通过限流器的电流I Ic ，超导部件将由超导状态转化为正常态,L短路后超导体失超， R1=3 ,通过电源的总电流和路端电压为,I总=E /(R12并 +r)=2A,U= E-I总r =4V,通过R1的电流为,I1=U /R1 =4/3 A C对D错,07届南京市第一次调研测试15,15如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻r=1.0 ；电阻R1=10 ,R2=10 ,R3=30 ,R4=35 ；电容器的电容C=10 F.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。,解：,由电阻的串并联公式,得闭合电
12、路的总电阻为,由欧姆定律得, 通过电源的电流,I=E/R=1/3 A,电源的端电压,U=E-Ir=8/3 V,电阻R3两端的电压,通过R4的总电量就是电容器的电量,Q=CU=2.010-5 C,2007年重庆卷15,15.汽车电动机启动时车灯会瞬时变暗，如图15图，在打开车灯的情况下，电动机未启动时电流表读数为10 A,电动机启动时电流表读数为58 A,若电源电动势为12.5 V，内阻为0.05 ,电流表内阻不计，则因电动机启动，车灯的电功率降低了 ( ) A.35.8 W B.43.2 W C.48.2 W D.76.8 W,解：,车灯的电阻 R=12.5/10-0.05=1.2,车灯原来的
13、功率 P1=I12 R=120 W,电动机启动后,车灯的电压,U2=E-Ir=12.5-580.05=9.6 V,车灯后来的功率 P2=U22 / R=76.8 W,车灯的电功率降低了 P1 - P2 =43.2 W,B,07届12月江苏省丹阳中学试卷14,14(14分)如图所示的电路中，电源电动势E6V，内阻r1，电阻R13，R26，电容器的电容C3.6F，二极管D具有单向导电性,开始时,开关S闭合，S2断开 (1)合上S2，待电路稳定以后，求电容器上电量变化了多少? (2)合上S2，待电路稳定以后再断开S1，求断开S1后流过R1的电量是多少?,解：,（1）设开关S1闭合，S2断开时，电容两
14、端的电压为U1，干路电流为I1,根据闭合电路欧姆定律有,U1= I1 R1=4.5V ,合上开关S2后，电容电压为U2，干路电流为I2 根据闭合电路欧姆定律有,所以电容器上电量变化了,或电容器上电量减少了,（2）合上S2后，电容上电量为Q,断开S1后，R1和R2的电流与阻值成反比， 故流过电阻的电量与阻值成反比,故流过电阻R1的电量为,题目,2007年上海卷16,16（5分）某同学设计了如图（a）所示电路研究电源输出功率变化情况。电源E电动势、内电阻恒定，R1为滑动变阻器，R2、R3为定值电阻，A、V为理想电表。 （1）若滑动片P由a滑至b时A示数一直变小，则R1和R2必须满足的关系是_。,R
15、1R2,（2）若R16，R212，电源内电阻r6，当滑动片P由a滑至b时，电源E的输出功率P随外电路总电阻R的变化关系如图（b）所示，则R3的阻值应该选择 （ ） （A）2 （B）4 （C）6 （D）8,解：,滑动片P由a滑至b的过程中,R1和R2并联电阻R并一直变大，并联电阻R并的最大值为4 ,即R并4 .,由P-R图线知，外电路的最大总电阻 R =R3 +R并 6, R3 2 B正确,B,07年苏锡常镇四市二模10.,10. 小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流 I 变化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的 a、b、c 所示，则下列判断正确的是 ( ) A.直线 a 表示电源的总功率 B .曲线 b 表示电源的输出功率 C.电源的电动势 E= 3V.内电阻r=1 D .电源的最大输出功率Pmax= 9W,A C,解见下页,解：,电源的总功率PE =IEI,所以直线 a 表示电源的总功率,电源内部的发热功率Pr =I2rI2,所以曲线 b 表示电源内部的发热功率,输出功率,由直线 a ，E=P/I=9/3=3V,由曲线 b, r=Pr /I2 =9 / 32 =1 ,南京市07届二模试卷15,15现有电动势1.5V、内阻0
