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1、1第 7 节 闭合电路的欧姆定律（第二课时）教材分析闭合电路的欧姆定律是本章的重点知识在过去的教学中，闭合电路的欧姆定律是通过儿童滑梯的比喻引入的仅从学习这个知识点来说，这样引入比较简单，学生容易接受但是，闭合电路的欧姆定律在体现功能关系问题上是一个很好的素材，它能够充分体现功和能的概念在物理学中的重要性既然学生已经从做功的角度认识了电动势的概念，这里仍旧通过功能关系的分析来建立闭合电路的欧姆定律是可行的如果学生能够熟练地从功和能的角度分析物理过程，对于解决物理问题是很有好处的因此，帮助学生理解电路中的能量转化关系是基础和关键应用闭合电路的欧姆定律讨论路端电压与负载关系则是本节的难点，要注意提
2、高学生运用闭合电路的欧姆定律分析问题的能力教学要求1. 经历闭合电路的欧姆定律的理论推导过程体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化2. 理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路的欧姆定律3. 会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行相关的电路分析和计算教学过程复习回顾电源在电路中的作用电动势的意义电源内阻帮助学生分析电流在各部分电路中的做功情况 依据能量守恒并借助电源的作用 UIt I2rt EIt闭合电外 电 路 ： UIt内 电 路 ： I2rt路的欧姆定律： E U Ir实验演示：路端电压随负载的变化 U E Ir 及其图象知识应用巩固训练温故知
3、新1. 闭合电路的欧姆定律的表达式有(1)I ，适用于纯电阻电路ER r(2)E U 外 Ir，适用于一般电路2. 计算电功率的表达式： P UI，适用于任一电路3. 电容器充放电：充电时，极板上电荷增加，板间电压升高；放电时，极板上电荷减少，极板间电压降低；充放电完毕时，电容器两极间电势差等于与之并联的电路两端电压新知梳理1. 闭合电路中的功率(1) 电源的总功率P 总 _ IU IU P 出 P 内(2) 电源内耗功率P 内 _ IU P 总 P 出(3) 电源的输出功率P 出 IU IE I2r P 总 P 内2. 电源的效率 _.小试身手1. 如图所示，当可变电阻 R2 时，理想电压表
4、的示数U4 V已知电源电动势 E6 V，则()A. 电源的总功率为 8 WB. 电源的输出功率为 8 WC. 电源内电阻消耗的功率为 4 WD. 电源内电阻消耗的功率为 12 W2. 如图所示，电源电动势为 E，内阻为 r，L 1、L 2为两个小灯泡当开关 S 由断开到闭合时()A. 电源的内阻消耗的功率将变大B. 电源的内阻消耗的功率将变小C. 灯泡 L1将变亮D. 灯泡 L1将变暗3. 如图所示电路中，电源电动势为 E，内电阻为 r.在平行板 电容器C 中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态，当变阻器 R0的滑片向右移动时，带电粒子将()A. 向上运动B. 向下运动C. 静止不动 D. 不能确
5、定运动状态的变化探究讨论闭合电路的欧姆定律有三个表达式，物理意义各是什么？讲练课堂一、闭合电路的功率表达式EI U 外 I U 内 I该式表示，电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其他形式的能，另一部分消耗在内阻上转化为内能实际是能量守恒 P 总 P 出 P 内电源的总功率： P 总 IE I(U 内 U 外 )；电源的输出功率： P IU 外 ；电源的内部发热功率： P I2r；电源的效率： ，对于纯电阻电路 .PP总 UE RR r例题 1 如图所示的电路中，电路消耗的总功率为 40 W，电阻 R1为 4 ， R2为 6 ，电源内阻 r 为 0.6 ，电源的效率为 94%，求：(
6、1)a、 b 两点间的电压(2)电源电动势点拨 注意电源效率在解题中的 应用解析 (1)因电源效率 94%.所以内阻消耗功率 P 内 P(1) 40(194%)W2.4 W所以 总电流 I 2 A，由于 R1、R2 并联，所以 UabI 4.8 V.P内r R1R2R1 R22(2)由 P 总 IE 可得电源电动势 E 20 V.P总I反馈平台1. 如图所示，直线 a 为电源的路端电压 U 与 I 的关系图象，直线 b 是电阻 R 的两端电压 U 与电流 I 的关系图象用该电源与电阻 R 组成闭合电路，电源的输出功率和电源的效率分别为()A. 4 W、33%B. 2 W、33%C. 2 W、6
7、7% D. 4 W、67%二、输出功率和外电阻的关系P I2R RE2 R r 2R .E2 R r 2 4Rr E2 R r 2R 4r(1)当 R r 时，电源输出功率最大 Pmax ；E24r(2)当 R r 时，随着 R 增大， P 减小；(3)当 R r 时，随着 R 增大， P 增大可见，电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示(4)由图可知，对应某一输出功率 P(非最大值)可以有两个不同的外电阻 R1的 R2，且有r2 R1R2.例题 2 把一个“10 V2.0 W”的用电器 A(纯电阻)接到某一电动势和内阻都不变的电源上，用电器 A 实际消耗的功率是 2.0 W，换上另一个“10
8、 V 5.0 W”的用电器 B(纯电阻)接到这一电源上，用电器 B 实际消耗的电功率有没有可能小于 2.0 W？如果认为不可能，试说明理由，如果认为可能，试求出用电器 B 实际消耗的电功率小于 2.0 W 的条件(设电阻不随温度改变)点拨 找出输出功率与电阻的关系式是解 题的关键解析 设电源电动势为 E，内电阻为 r，RA 50 U2APA 1022，RB 20 ，UE ，R 越小， U 越小，U2BPB 1025 ErR r所以当 B 接入时，用电器两端的电压将小于 10 V，它消耗的实际功率将小于 5 W，有可能小于2.0 W，但需满足 P1 2RA2 W，P2 2RB2 W，可解得 r1
9、0 ，E(102(ERA r) ( ERB r) 10)V，即满足上述条件时，B 的实际功率小于 2.0 W.10反馈平台2. 如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触头 P 向右移动时()A. 滑动变阻器消耗的功率一直在增大B. 定值电阻 R0消耗的功率一直在增大C. R 和 R0消耗总功率一直在增大D. 整个电路消耗的总功率一直在增大三、含电容器的电路的分析与计算方法1. 电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压2. 当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等3. 电路的电流、电压变
10、化时，将会引起电容器的充(放)电如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电例题 3 在如图所示的电路中，电源电动势 E3.0 V，内电阻 r1.0 ；电阻 R110 ， R210 ， R335 ；电容器的电容 C100 F，电容器原来不带电求接通开关 S 后流过 R4的总电荷量点拨(1)电路稳定时， 电容器所在支路是断路(2)电容器是用来容纳电荷的，当电容器的电压发生变化时，其容纳的电荷量也会变化，所以分析通 过某一电阻的电量时，关键是分析出电容器的电压变化情况解析 由电阻的串联公式，得闭合电路的总电阻为R r.R1R2 R3R1 R2 R3由欧姆定律得
11、通过电源的电流为 I .ER电源两端电压 UEIr，R 3 两端的 电压 U U.R3R2 R3通过 R4 的总电荷量就是电容器的电荷量 QCU由以上各式并代入数据解得 Q2.110 4 C.反馈平台3. 电源电动势 E12 V，内阻 r1 ，R 13 ，R 22 ，R 35 ，C4 F.如图所示，当 S 闭合时间足够长时，C 所带电荷量 Q_C ；当 S 断开后，通过R2 的电荷量是_C.四、非纯电阻电路在含有非纯电阻用电器的闭合电路中除了产生内能外还有其他能产生例题 4 如图所示电路中，电源电动势 E10 V，内阻 r0.5 ，电动机的电阻 R01.0 ，电阻 R11.5 .电动机正常工作
12、时，电压表的示数 U13.0 V，求：(1)电源释放的电功率(2)电动机消耗的电功率，将电能转化为机械能的功率(3)电源的输出功率点拨：总电流 I 是联系内、外电路的桥梁，是求解闭合电路问题的关键3解析 (1)电动机正常工作时， 总电流为：I A2 A，U1R1 3.01.5电源释放的电功率为 P 释 EI102 W20 W.(2)电动机两端的电压为：UEIrU 110 V20.5 V3 V 6 V ，电动机消耗的电功率为：P 电 UI62 W12 W，电动机消耗的热功率为：P 热 I 2R02 21 W4 W，电动机将电能转化为机械能的功率，根据能量守恒为：P 机 P 电 P 热 12 W
13、4 W8 W.(3)电源的输出功率为：P 出 P 释 P 内 P 释 I 2r20 W2 20.5 W18 W.反馈平台4. 如图所示，电源内阻是 r，此电源为线圈电阻是 R 的直流电动机供电，当电动机正常工作时，电源两端的电压是 U，通过电动机的电流是 I，则()A. 电源的电动势为 I(R r)B. 电源的输出功率为 IU I2RC. 电动机内部发热功率为 I2RD. 电动机的机械功率为 IU I2R五、电路故障分析1. 电路故障特点(1)断路的特点：电路中发生断路表现为电源电压不为零，而电流强度为零，若电路中某两点间电压不为零，等于电源电压，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点
14、(2)短路的特点：电路中某一部分发生短路，表现为有电流通过电路而该电路两端电压为零2. 故障分析的方法(1)仪表检测法：即用电压表或多用电表检测电路，寻找故障发生在哪个用电器或哪段电路上(2)理论分析法：即运用部分电路或闭合电路的欧姆定律，结合故障发生后所产生的有关现象加以推理，进而判断故障所在例题 5 如图所示为某电路板示意图， a、 b、 c、 d 为接线柱， a、 d 与 10 V 的直流电源相连接， ab 间、 bc 间、 cd 间分别连接一电阻现发现电路中没有电流，为检查故障，用一电压表分别测得 b、 d 两点间以及 a、 c 两点间的电压均为 10 V由此可知()A. ab 间电路
15、通， cd 间电路不通B. ab 间电路不通， bc 间电路通C. ab 间电路通， bc 间电路不通D. bc 间电路不通， cd 间电路通点拨 (1)I0 时，任何电阻两端无电压(2)若电路仅有一处断路， 则电路哪里断路，横跨断路处任意两点间的电压均为电源电压解析 由题设知，bd 间电压为 10 V，说明断路点必在 bd 间；ac 间电压为 10 V，说明断路点又必在 ac 间；两者的共同区域在 bc，故 bc 断路，其余各段均完好答案 C反馈平台5. 如图所示的电路中，电源电动势为 6 V，当开关 S 接通后，灯泡 L1和 L2都不亮，用电压表测得各部分电压是 Uab6 V， Uad0， Ucd6 V，由此可以判断()A. L1和 L2的灯丝都烧断了 B. L 1的灯丝烧断了C. L2的灯丝断了 D. 变阻器 R 断路误区警示电源的输出功率与外电路电阻有关，若初始状态外电路
