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1、第5讲闭合电路欧姆定律知识点睛一、闭合电路欧姆定律1. 主要物理量。研究闭合电路，主要物理量有 E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量。闭合电路欧姆定律的表达形式有：* RH丿|1Er E=U外+U内 I E （ I、R间关系）R r U=E-Ir （ U、丨间关系）R UE （ u、R间关系）R r从式看出：当外电路断开时（I = 0），路端电压等于电动势。而这时用电压表去测量时， 读数却应该略小于电动势（有微弱电流）。当外电路短路时（R = 0,因而U = 0 ）电流最大为Im=E/r （一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）。2. 电源的功率和效率。功率：电源的功率（电源的总功率
2、）Pe=EI电源的输出功率 P出=UI电源内部消耗的功率Pr=I 2r电源的效率:p uPe E（最后一个等号只适用于纯电阻电路）R r电源的输出功率 Pe2rR r 22 24Rr 旦旦，可见电源输出功率随2 “R r 4r4r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PmEl4r出M11R43. 变化电路的讨论。闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路， 使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。 以右图电路为例：设Ri增大，总电阻一定增大；由 I定减小；由 U
3、=E-lr , U定增大;因此5、I4一定增大；由13= 1-14, 13、U3 一定减小；由 U2=U-U3, U2、I2 一定增大；由 Il = l3 -l2, Il 一定减小。总结规律如下:总电路上R增大时总电流I减小，路端电压 U增大；变化电阻本身和总电路变化规律 相同；和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。4. 电动势与路端电压的比较:电动势M躍端电压U物理意义反映电澹內邯非静电力懂功把其它形 式的能童轻化
4、为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化 陨为其它瑋式能量的情况定义式W =W为电源的非静电为把正电荷从电源内由负极穆到正机所做的功u=7W为电场力把正电荷从电漁外部由 正极移到贸极所做的功量度武IR运用欧姆定锋间接测量用伏特養测量决定因素只与电源的性廣有关与电源和电路中的用电器有关恃冻情况当电源开路时略端电压卩值等于电源电动静I/A5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；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 面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表 示外电阻的大小；当两个斜率相等
5、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）6滑动变阻器的两种特殊接法。在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视:右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头 P从a端滑向b端的过程中, 到达中点位置时外电阻最大，总电流最小。所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明： Ai的示数一直减小，而 A2的示数一直增大。右图电路中，设路端电压U不变。当滑动变阻器的滑动触头 P从a端滑向b端的过程中,总电阻逐渐减小；总电流 I逐渐增大；Rx两端的电压逐渐增大，电流Ix也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流
6、I /先减小后增大。、电路故障问题的分类解析1常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时， 即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路 中只有该一处断路， 整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落 （即电压表不偏转）。短路:是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电 器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时， 可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。在用电
7、压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和 量程符合要求。电流表检查法：当电路中接有电源时， 可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障。在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和 量程符合要求。欧姆表检查法：当电路中断开电源后， 可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障。在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源。试电笔检查法：对于家庭用电线路， 当出现故障时，可以利用试电笔进行检查。在用试 电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体。10Qb 1RiR23.常见故障电路问题的分类解析（1）给定可能故障现象，确定检查方法6 V
8、TV【例1】B已知如图,例题精讲大输出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。E =6V , r =4 Q, Ri=2Q, R2的变化范围是010Q。求：电源的最解析:R2=2 Q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 Q,所以，当 R2=6Q时，R2上消耗的功率最大为1.5W。【例2】C如图，电源的内阻不可忽略已知定值电阻R1=10 Q, R2=8Q .当电键S接位置1时，电流表的示数为 0.20A 那么当电键S接位置2时，电流表的示
9、数可能是下列的哪 些值12R2解析:电键接2后， 路端电压一定减小， 小于0.25A 所以只能选Co电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是原来路端电压为 2V，所以电键接2后路端电压低于0.19A .电源的2V,因此电流一定【例3】C如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线.若已知该蓄电池组的内阻为2.0Q，则这只定值电阻的阻值为 Q。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是解析:由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Q。用3只这种
10、电阻并联作为外电阻，外电阻等于2 Q,因此输出功率最大为50W。I【例4】C如图所示，电路中 ab是一段长10 cm，电阻为100 Q的均匀电阻丝。两只定值 电阻的阻值分别为 R1=80 Q和R2=20 Q。当滑动触头P从a端缓慢向b端移 动的全过程中灯泡始终发光。则当移动距离为 cm时灯泡最亮，移动距离为cm时灯泡最暗。解析:当P移到右端时，外电路总电阻最小，灯最亮，这时 当aP间电阻为20Q时，外电路总电阻最大，灯最暗，这时aP 长 10cm。 aP 长 2cm。RiR2每只电阻都直【例5】B如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6Q的电阻，接与接线柱相连。测得 Rab=6 Q, R
11、ac=Rad=10 Q。Rbc=Rbd=Rcd=4 Q,试画出黑盒内的电路。acbdcd解析:由于最小电阻是 Rb(=Rbd=Rcd=4 Q,只有2只6Q串联后再与1只6Q并联才能出现 4Q,因此be、cd、db间应各接1只电阻。再于 ab间接1只电阻，结论正合适。3常见故障电路问题的分类解析(1)给定可能故障现象，确定检查方法10Qb 1R1【例6】B在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电5QcR26V源、电阻器 Ri、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极 a,再将黑表笔分别连电阻器Ri的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列
12、选档中，符合操作规程的是：A .直流10V挡； B .直流0.5A挡；C.直流2.5V挡； D.欧姆挡。解析:根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外 电路断开。先考虑电压挡，将黑表笔接在b端，如果指针偏转，说明Ri与电源连接的导线断了，此时所测的数据应是电源的电动势6V。基于这一点，C不能选，否则会烧毁万用表；如果指针不偏转，说明 Ri与电源连接的导线是好的，而Ri与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接 c点，如果指针偏转，说明 Ri与R2之间导线是断的，否则说明 R2 与电源间导线是断的，A项正确。再考虑电流表，如果黑表笔接在b端，指针
13、偏转有示数则说明 Ri与电源连接的导线是断的， 此时指示数l=E/ ( Ri + R2)=0.4A,没有超过量程；如果指针不偏转，说明Ri与电源间连接的导线是好的，而 Ri与R2之间导线和R2与电源间导线其中之一是坏的，再把黑表笔接c点,如果指针偏转，说明 Ri与R2之间导线是断的，此时示数I = E/R2=i.2A,超过电流表量程，故B不能选。【例7】B如图所示的电路中，定值电阻R=3 Q,当开关S断开时，电源内、外电路消耗的功率之比为i : 3;当开关S闭合时，内、外电路消耗的功率之比为i : i.求开关S闭合前和闭合后，灯泡 L上消耗的功率之比(不计灯泡电阻的变化)解析:设电源电动势为
14、E,内阻为r开关S断开时,r iRl 3所以RL=3r3Ul= E4所以Pl=Ul9E216Rl开关S闭合时，卫内1P外R并1R=r, U 并=2E所以Ul，=E2所以 Pl，=UL_RlE24RlPl 4(或先求出r=2 Q, Rl=6Q，再求灯泡功率)【例8】A在如图所示的电路中，Ri=2 Q, R2=R3=4 Q,当电键K接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当电键K接b时，电压表示数为 4.5 V，试求：(1) 电键K接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2) 电源的电动势和内电阻；(3) 当电键K接c时，通过R2的电流.解析：(1) K接a时，Ri被短路，外电阻为 R2，根据电功率公式可得通过电源电流Ii1A电源两端电压U1PR2 4v(2) K 接 a 时，有 E=U1+|1r=4+rK 接 b 时，R1 和 R2 串联，R夕外=R1+R2=6 Q通过电源电流12 =U20.75A这时有：E=U2+|2r=4.5+0.75 r解式得：E=6 V r = 2
