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1、闭合电路欧姆定律,要点疑点考点,课 前 热 身,能力思维方法,延伸拓展,要点疑点考点,1.电源 (1)电源是一种把其他形式能转化为电能的一种装置，能使其两极间有电压. (2)电源的电动势E 数值上等于电源未接入电路(即断路)时两极间电压，E=U断，单位：伏. 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能的本领的物理量，只由电源本身结构特性决定，与电路无关 电源提供的电能W=qE=IEt，总功率P总=IE.,要点疑点考点,2.电路 (1)内电路：电源两极(不含两极)以内，电流从电源内部通过时形成的通路，该通路上也有电阻被称为内电阻r 内电压：内电路(即内电阻)两端的电压，U内=Ir.靠近正极处电势比靠
2、近负极处的电势低，电流由负极流向正极. 内电路中内电阻消耗电能转化为内能(发热)P内=IU内=I2r.,要点疑点考点,(2)外电路：接在电源两极(包括两极)之间的所有元件线路总体，这部分的总电阻称为外电阻这部分两端即电源两极间的电压称为外电压也叫路端电压.正极电势比负极电势高，电流由正极流向负极. 外电路中消耗的电能转化为其他形式的能，输出功率即外电路消耗的电功率，P外=IU外 供电效率:=P出/P总U外/E 内电路与外电路中的总电流是相同的，内电路与外电路的电压总和一定等于电源的电动势，U内+U外E 内电路与外电路中消耗的电能之和等于电源把其它形式能转化过来的电能，IU内+IU外=IE.,要
3、点疑点考点,3.闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流与电源电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比. (2)公式：IE/(R+r). (3)适用条件：纯电阻电路.,要点疑点考点,4.纯电阻闭合电路中变量分析 (1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电流、电压、电功率等都随外电阻的改变而改变 (2)变化关系： 电流I=E/(R+r). 内电压U内Ir=Er/(R+r). 外电压U外E-Ir. 总功率P总IE.,要点疑点考点,输出功率:P出=I2R= 供电效率:=R/(R+r). 由以上各式可看出当外电阻R增大时，电流减小，内电压U内减小，外电压U外增大，总功率P总减小，效率变大.
4、输出功率却不是单调变化，当外电阻R=r时P出有最大值E2/4r.,要点疑点考点,(3)路端电压随电流变化的U-I图像，如图10-3-1所示.,要点疑点考点,图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势E.图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流I短=E/r.图线斜率值(tan)表示电源的内电阻r=U/I.【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立,课 前 热 身,1.断路状态和短路状态各有什么特点?【答案】断路：外电阻R外，外电压U外=E,内电压U内=0，I=0. 短路：R外=0，U外=0,U内=E,I=E/r很大，但不能说无穷大.,课 前 热 身,2.手电
5、筒里的两节干电池，已经用过较长时间，灯泡只发出微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表的示数很接近3V，再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟能正常工作下列说法中正确的是(BD)A.这两节干电池的电动势减小了很多B.这两节干电池的内电阻增大了很多C.这台电子钟的额定电压一定比手电筒里的小灯泡的额定电压小D.这台电子钟正常工作时，电流一定比手电筒里的小灯泡的正常工作电流小,课 前 热 身,3.电源电动势为E，内阻为r，大致画出输出功率随外电阻的变化关系图像.【答案】如图10-3-2所示.,能力思维方法,【例1】一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为400mA，若将该电池
6、板与一阻值为2的电阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是(D) A.0.10V B.0.20V C.0.30V D.0.40V,能力思维方法,【解析】此题考查电源电动势与路端电压的区别以及闭合电路中的断路与短路的特征.由题中已知条件知电源电动势即为开路电压，即E=800mV=0.8V,短路电流为Imax=400mA=0.4A，可知电源内阻为r=E/Imax=2则当该电池板与一阻值也为2的电阻器连成一闭合电路时，它的路端电压为:,能力思维方法,【解题回顾】纯电阻电路中电动势与内外电压的关系可以看做是内外电阻串联分压，遵从与电阻成正比规律，电压总和等于电动势.本题最后一步也可以看做是根据这一规律列式
7、求解的.,能力思维方法,【例2】如图10-3-3所示，R1=9,R2=30,S闭合时，电压表(不计内阻)V的读数为11.4V，电流表(不计内阻)A的读数为0.2A；S断开时，电流表A的读数为0.3A.,能力思维方法,求：(1)电阻R3的阻值(2)电源的电动势和内阻,能力思维方法,【解析】电压表测量的是路端电压U.(1)S闭合时R2和R3并联，R3两端的电压U3=U2=I2R2=0.230=6(V)，R1两端的电压U1=U-U3=11.4-6=5.4(V)，流过R1的电流I1=U1/R1=5.4/9=0.6(A)，通过R3的电流I3=I1-I2=0.6-0.2=0.4(A)，电阻R3=U3/I3
8、=6/0.4=15，,能力思维方法,(2)设电源电动势为E，内阻为r，根据闭合电路欧姆定律E=I(R+r)有：当S闭合时E=U+I1r，即E=11.4+0.6r；当S断开时E=I(r+R1+R2)，即E=0.3(r+9+30).联立以上两式解得E=12V , r=1,能力思维方法,【解题回顾】闭合电路欧姆定律或内外电路的电压关系是计算闭合电路问题的基本公式，总电流是内外电路相联系的桥梁，它还与电功、电功率等有联系，分析时要注意灵活使用.,能力思维方法,【例3】如图10-3-4所示，线段A为某电源U-I图线，线段B为某电阻R的U-I图线以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：,(1)电源的输出功率P
9、出多大?(2)电源内部损耗的电功率P内是多少?(3)电源的效率多大?,能力思维方法,【解析】根据题意从A的图线可读出E=3V,Imax=6A，则r=E/Imax=3/6=0.5，从B图线可读出R=U/I=1. 由电源E=3V,r=0.5与R=1组成的闭合电路中，I=E/R+r=3/1.5=2A则P出=I2R=4W,P内=Ir=2W. P总=IE=6W,所以，=P出/P总=66.7%,能力思维方法,【解题回顾】电源的U-I图线与电阻的U-I图线的物理意义不同前者是路端电压与电路电流的函数关系；后者是加在电阻两端的电压与通过的电流的函数关系本题还可直接由图中交点坐标读出电路中的电流和路端电压分别为
10、2A、2V.,能力思维方法,【例4】如图10-3-5所示电路，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?,能力思维方法,【解析】先认清电流表A是测量R3中的电流，电压表V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端的电压.再利用闭合电路欧姆定律判断主干上的一些物理量的变化：P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，则电压表V1示数增大，再进行分支上的分析：由I减小，知内电压U和R1两端电压U1减小，,能力思维方法,由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大判断出电压表V2示数增大，由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定电流表A
11、表示数如何变化，这就要从另一条途径去分析：由电压表V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即电流表A示数减小.,能力思维方法,【解题回顾】电路中任一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓“牵一发而动全身”.判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电阻、总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响，即由局部到总体再到局部的思路.,延伸拓展,【例5】在图10-3-6电路中，直流发电机E=250V,r=3,R1=R2=1，电热丝组中装有50只完全相同的电热丝，每只电热丝的额定电压为200V，额定功率为1000W，其他
12、电阻不计，并且不计电热丝电阻随温度的变化，,延伸拓展,问：(1)当接通几只电热丝时，实际使用的电热丝能正常工作?(2)当接通几只电热丝时，发电机输出功率最大?(3)当接通几只电热丝时，电热丝组加热物体最快?(4)当接通几只电热丝时，电阻R1、R2上消耗的功率最大?(5)当接通几只电热丝时，实际使用的每只电热丝中电流最大?,延伸拓展,【解析】不计用电器电阻随温度的变化，则每只电热丝的电阻R0=U/P=40，每只电热丝的额定电流: I0=P/U=5A.(1)要使用电器正常工作，必须使电热丝两端实际电压等于额定电压200V，因此干路电流: I=(E-U0)/(r+R1+R2)=10A,而每只电热丝的
13、额定电流为5A，则电热丝的只数n=2只(2)要使电源输出功率最大，必须使外电阻等于内电阻，由此可得电热丝总电阻R=r-(R1+R2)=1故有: n=R0/R=40只,延伸拓展,(3)要使电热丝组加热物体最快，就必须使电热丝组得到的电功率最大，有的同学错误地认为电热丝接得越多，总功率就越大，这是没有考虑到外电阻的变化会影响电源输出功率的变化这里要注意到A、B两点间得到最大功率的条件，相当于R1、R2视为等效(电源)内阻，要使电热器的总功率最大，必须使其总电阻R=R1+R2+r=5，所以n=R0/R=8只,延伸拓展,(4)要使R1、R2上消耗的功率最大，必须使其电流为最大，由此电路中总电阻必须最小，即当50只电热器全接通时，可满足要求，所以n=50只(5)要使实际使用的每只电热器中电流最大，则须要UAB最大，这样A、B间的电阻应最大，所以n=1只.,
