闭合电路欧姆定律及其应用

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1、第第 3 讲讲 闭合电路欧姆定律及其应用闭合电路欧姆定律及其应用考情直播考情直播1、 考纲要求考纲要求 考纲内容考纲内容能力要求能力要求考向定位考向定位1电源的电动势和内电阻2闭合电路欧姆定律1理解电源电动势和内电阻的概念。2掌握闭合电路欧姆定律，并能熟练运用。考纲对闭合电路欧姆定律及其应用作级要求闭合电路欧姆定律和部分电路欧姆定律的联系与区别是近年常考的知识点。2、考点整合考点整合： 考点一考点一 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 1内容:闭合电路的电流跟电源的 成正比，跟闭合电路的 成反 比. 2表达式: 。3适用条件： 。 例 1如图 1813 所示，电流表读数为 0.75A，电压表读数

2、为 2V，R3= 4，若某一 电阻发生断路，则两电表的读数分别变为 0.8A 和 3.2V. （1）是哪个电阻发生断路？ （2）电池的电动势和内电阻分别为多大？ 解析 （1）假设 R1发生断路，那么电流表读数应变为零而不应该为 0.8A；假设 R3 发生断路，那么电压表读数应变为零而不应该为 3.2V。所以，发生断路的是 R2。 （2）R2断路前，R2与 R3串联、然后与 R1并联；R2断路后，电池只对 R1供电，于是 有4+2=0.75R122 R3.2=0.8R1 由此即可解得 R1= 4 R2=8 再根据闭合电路的欧姆定律，得=0.75 rRRRRRE32132)(32132)( RRR

3、RR =0.8 可得出 E= 4V， r=1rRE 1规律总结 首先画出等效电路图，再根据电路的特点以及电路出现故障的现象进行分 析，从而得出故障的种类和位置。一般的故障有两种：断路或局部短路。 考点二考点二 闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析 1、 总电流 I 和路端电压 U 随外电阻 R 的变化规律： 当 R 增大时，I 变小，又据 U=E-Ir 知，U 变大.当 R 增大到时， I=0，U=E（断路）. 当 R 减小时，I 变大，又据 U=E-Ir 知，U 变小.当 R 减小到零时， I=E r ，U=0（短路）1RR2ER3rVA2、 所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）

4、的变化，会引起整个电路中 各部分相关电学物理量的变化。解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的 性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理 想化法和特殊值法等等。 3、 基本思路是“部分整体部分” ，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并 联电路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入 到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。例例 2在如图所示的电路中，R1、R2、R3、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 A 的读数为 I，电压表 V 的读数为 U，当 R5 的滑动触头向 a 端移动时，

5、判定正确的是（ ）AI 变大，U 变小 BI 变大，U 变大CI 变小，U 变大 DI 变小，U 变小解析解析 当 R5向 a 端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小，根据闭合电路的欧姆定律知道，回路的总电流 I 变大，内电压 U内=Ir 变大，外电EIRr压 U外=E-U内变小，所以电压表的读数变小，外电阻 R1 及 R4 两端的电压 U=I（R1+R4）变大，R5 两端的电压，即 R2、R3 两端的电压为 U=U外-U 变小，通过电流表的电流大小为 U/(R2+R3)变小，答案：D规律总结 在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、

6、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：（1）.凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.（2）.凡与该可变电阻有串关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同.阻值增大，它们也增大.所谓串、并关系是指：该电阻与可变电阻存在着串联形式或并联形式用这个方法可以很简单地判定出各种变化特点.简单记为：并同串反并同串反 考点三考点三 闭合电路的功率闭合电路的功率 1、电源的总功率:就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率， 也叫电源消耗的功率 P 总 =EI.

7、 2、电源输出功率:整个外电路上消耗的电功率.对于纯电阻电路，电源的输出功率.特别提醒在电路的动态分析中，要注意闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律及串联分压和并联 分流的综合应用。在分析电灯明暗变化时，可从电流、电压和功率三个量中的任何一个量分 析都可确定。P 出 =I 2 R=E/（R+r） 2 R ，当 R=r 时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pmax=E 2/ 4r 3、电源内耗功率:内电路上消耗的电功率 P 内 =U 内 I=I 2 r 4、电源的效率:指电源的输出功率与电源的功率之比，即 =P 出 /P总 =IU /IE =U /E . 5、电源输出功率和效率的讨论：电源的输出

8、功率为 P出I2RR当 R=r22)(Rr RrrRR 4)(22 rRrR4/)(22时，P出有最大值即 Pm=，P出与外电阻 R 的这种函数关系可用图(1)的图像定性地r42 r42表示，由图像还可知，对应于电源的非最大输出功率 P 可以有两个不同的 外电阻 R1和 R2，由图像还可知，当 Rr 时，若 R 增加，则 P出增大；当 Rr 时，若 R 增大，则 P出减 小，值得注意的是，上面的结论都是在电源的电动势 和内阻 r 不变的情况下适用，例如 图(2)电路中 3v，r=0.5，Ro=1.5，变阻器的最大阻值 R10，在 R?时，R 消 耗的功率才最大，这种情况可以把 Ro归入内电阻，

9、即当 Rr+Ro2 时，R 消耗功率最大，为 Pm=W；于是在求 R?时，Ro消耗的功率才最大，有同学又套用了上R42 2432 89述 的方法，把 R 归为内阻，调节 R 内阻 R+rRo，这样套用是错误的。此时应该用另一种 思考 方法求解：因为 Ro是定值电阻，由 PI2Ro知，只要电流最大，P 就最大，所以当把R 调到零时，Ro上有最大功率，Pm=Ro=1.5=W，由上述分2 02)(Rr 22)5 . 15 . 0(3 827析可知，在研究电阻上消耗的最大功率时，应注意区分“可变与定值”这两种情况，两种 情况中求解的思路和方法是不相同的。电源的效率 ，所以当 R 增大时，效率 提高，当

10、)(22rRIRI rRR Rr11Rr，电源有 最大输出功率时，效率仅为 50%，效率并不高。 例 3 已知如图，E =6V，r =4，R1=2，R2的变化范围是 010。求：电源的最大 输出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。 解析 R2=2 时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为 2.25W； R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以 R2=0 时 R1上消耗的功率最 大为 2W；把 R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为 6，所 以，当 R2=6 时，R2上消耗的功率最大为 1.5W。规律总结 注意 R1上消耗的最大功率与 R2上消耗的最大功率的条件是不同的。例 4 如

11、图示的 U-I 图，其中 A 是路端电压随电流的变化规律，B 是某一电阻的伏安特性曲线，用该电源与该电阻组成闭合电路时，电源的输出功率是（ ），电源的效率是（ ）解析 由图中 A 知：E=3V，r=0.5 由图中 B 知：R=1电源的输出功率是2()4EPRWRr出因为是纯电阻电路，电源的效率是：2267%()PI RR PIRrRr出总规律总结 电路端电压随电流变化的特性图，以下几个特点必须记住：（1）线与 U 轴的交点就是电源的电动势（2）曲线与 I 轴的交点就是电源短路电流（3）曲线的斜率大小是电源内电阻的大小（4）曲线上某一点坐标之积是输出功率，如左图中 OUIB 所围面积；而图中 E

12、CIO 则是该电流下电源的总功率.考点考点 4 含容电路的分析与计算含容电路的分析与计算 1、电容器的电量：Q=CU 2、在直流电路中，电容器对电流起到阻止作用，相当于断路.同时电容器又可被充电， 电荷量的大小取决于电容和它两端对应的电路的电压.例题 5 如下图所示，U=10V，电阻 R1=3，R2=2，R3=5，电容器的电容 C1=4F，C2=1F，求：（1）若电路稳定后，C1、C2的带电量？（2）S 断开以后通过 R2的电量及 R2中电流的方向？解析：（1）电路稳定后，R1、R2是串联，R3上没有电流，C1两端的电压等于 R2的电压，C2的电压等于 R1+R2的电压，即：U1= U R2=

13、4V 212RURR特别提醒 1、含电容器的电路的分析和计算，要抓住电路稳定时电容器相当于断路.分析稳定状态 的含容电路时可先把含有电容器的支路拆除，画出剩下电路等效电路图，之后把电容器接在 相应位置。 2、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。U 2=U=10VC1的电量 Q1=C1U1=1.610-5C C2的电量 Q2=C2U2=1.010-5C(2)S 断开后 C1要通过 R2、R3放电，C2要通过 R3、R2、R1放电，通过 R2的电量是：Q=Q1

14、+Q2=2.610-5C,由电路分析知道，C1下极板带正电，C2右极板带正电，断开 S 后瞬间，其 R2上的放电电流方向为从右向左.高考重点热点题型探究高考重点热点题型探究闭合电路欧姆定律的综合应用例例 1 （2008 广东卷）7电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时，下列说法正确的是A电压表和电流表读数都增大B电压表和电流表读数都减小C电压表读数增大，电流表读数减小D电压表读数减小，电流表读数增大【答案】A【解析】设滑动变阻器的触头上部分电阻为 x，则电路的总电阻为,滑动变阻器的触头由中点滑向 b 端时，并联支

15、路电阻 x 增大，故路2 1 2x RRrRxR总端电压变大，同时并联部分的电压变大，故通过电流表的电流增大，故选项 A 正确。 例例 22 （ （20042004江苏）江苏）如图所示的电路中,电源电动势E6.00 V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为R12.4 k、R24.8 k,电容器的电容C4.7F.闭合开关 S,待电流 稳定后,用电压表测R1两端的电压,其稳定值为 1.50 V. （1）该电压表的内阻为多大? （2）由于电压表的接入,电容器的带电量变化了多少?解析（1）设电压表的内阻为RV,测得R1两端的电压为U1,R1与RV并联后的总电阻为R, 则有 由串联电路的规律 联立,得 RV 代入数据,得RV4.8 k（2）电压表接入前,电容器上的电压UC等于电阻R2上的电压,R1两端的电压为 UR1,则 又EUCUR1接入电压表后,电容器上的电压为UC