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1、3 3 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律第七章第七章电电 路路1 一、电源一、电源 1.电源：电源：电源是把其他形式的能转化电源是把其他形式的能转化为电能的装置为电能的装置.在电源内部是其他形在电源内部是其他形式的能转化为电能，在电源外电路，式的能转化为电能，在电源外电路，电场力做功，电能转化为其他形式的电场力做功，电能转化为其他形式的能能.例如，干电池在电池内部是化学例如，干电池在电池内部是化学能转化为电能能转化为电能.2 电源的作用：将正电荷经电源内部从负极电源的作用：将正电荷经电源内部从负极移送到正极，维持两极间的电压移送到正极，维持两极间的电压.完成这一完成这一过程的力是非静电性质
2、的力，它要克服电过程的力是非静电性质的力，它要克服电源内部的静电力（电场力）做功源内部的静电力（电场力）做功. 2.电动势电动势E （1）概念：）概念：是表征电源把其他形式的能是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，其大小由电源转化为电能本领的物理量，其大小由电源本身的特性决定本身的特性决定.同种电源两极间电动势相同种电源两极间电动势相同，不同种电源两极间电动势不同同，不同种电源两极间电动势不同.单位是单位是伏特（伏特（V）.3 （2）电动势数值上等于电源没电动势数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压（电源的有接入电路时两极间的电压（电源的开路电压）；或者等于外电压与内电开路电压）；
3、或者等于外电压与内电压之和，压之和，E=U1+U2.如图所示如图所示. （3）从能量角度从能量角度 理解：电动势在数值上理解：电动势在数值上 等于电路中移动单位电等于电路中移动单位电 荷时，电源提供的电能荷时，电源提供的电能.4 二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律 1.外电路和内电路：闭合电路由外电路和内电路：闭合电路由两部分组成，一部分是电源外部两部分组成，一部分是电源外部的电路，叫的电路，叫 ；另一部分是；另一部分是电源内部的电路叫电源内部的电路叫 . 2.内容：闭合电路中的电流强度内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反
4、比外电路的电阻之和成反比.外电路外电路内电路内电路5 3.表达式及变式：表达式及变式： 研究闭合电路，主要物理量有研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量，前两个是常量，后三个是变量. E=U外外+U内内（对外电路是纯电阻或非（对外电路是纯电阻或非纯电阻的闭合电路都适用）纯电阻的闭合电路都适用） 或或E=IR+Ir（I、R间关系，间关系，只适用于外电路是纯电阻的闭合电路）只适用于外电路是纯电阻的闭合电路）6 U=E-Ir或或E=U+Ir.（U、I间关系，间关系，对外电路是纯电阻或非纯电阻的闭合电路对外电路是纯电阻或非纯电阻的闭合电路都适用）都适用） （U、R间关
5、系，只适用间关系，只适用于外电路是纯电阻的闭合电路）于外电路是纯电阻的闭合电路）7 4.路端电压（也叫外电压）路端电压（也叫外电压） 对一定电源，电流、路端电压、内对一定电源，电流、路端电压、内电压随外电路电阻的改变而改变，如图电压随外电路电阻的改变而改变，如图. （1）路端电压随外电阻变化的情况：路端电压随外电阻变化的情况：RIU，反之亦然，反之亦然. （2）两个特例：两个特例： 外电路断路：外电路断路：R， I=0，E=U端；外电路端；外电路 短路：短路：R=0， U端端=0.8 （3）图象的物理意义：图象的物理意义： 闭合电路中的闭合电路中的U-I和和U-R图象如图图象如图所示，其物理意
6、义：所示，其物理意义：9 在在 纵轴纵轴 上上 的截距的截距 表示表示 电电 源源 的的 .对应外电路开路，对应外电路开路，R无穷大，无穷大，I为零，用为零，用电压表去测量时，读数却应该略小于电动电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（有微弱电流）势（有微弱电流）. 在横轴上的截距表示电源的短路电流在横轴上的截距表示电源的短路电流 对应外电路短路，对应外电路短路，R为零为零.一般不允一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏许出现这种情况，会把电源烧坏.电动势电动势E10 注意：注意：若纵坐标上的取值不从零开始若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流取，则该截距不表示短路电流. 图象斜率
7、的绝对值表示电源的内阻图象斜率的绝对值表示电源的内阻. 图线与坐标轴所围的面积表示功率图线与坐标轴所围的面积表示功率.11 4.电源的功率和效率电源的功率和效率 (1)功率：功率： 电源的功率（电源的总功率）电源的功率（电源的总功率）PE= . 电源的输出功率电源的输出功率P出出= . 电源的输出功率电源的输出功率 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而图所示，而R=r时，电源的输出功率最大，时，电源的输出功率最大，为为EIUI12 电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率Pr=I2r (2)电源的效率：电源的效率： （最后一个等号只适用于纯电阻电路）（
8、最后一个等号只适用于纯电阻电路）. 输出功率最大时，输出功率最大时，R=r，=50%.13 5.闭合电路的闭合电路的U-I图象图象 如图中如图中a为电源的为电源的U-I图象；图象；b为外电为外电阻的阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电图象；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；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该点和原点之间的矩形的面积 表示表示 ；a的斜率的的斜率的 绝对值表示绝对值表示 ； b的斜率的绝对值表示的斜率的绝对值表示 ；输出功率输出功率电源内阻大小电源内阻大小外电阻的大小外电阻的大小14 当两个斜率相等时即内、外电阻当两个斜率相
9、等时即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输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，电流是最电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）大电流的一半）.15 1.电动势与路端电压单位相同，它们电动势与路端电压单位相同，它们有什么不同？电动势与路端电压的比较见有什么不同？电动势与路端电压的比较见下表下表.电动势电动势E路端电压路端电压U物理物理意义意义反映电源内部非静反映电源内部非静电力做功把其他电力做功把其他形式的能量转化形式的能量转化为电能的情况为电能的情况反映电路中电场力反映电路中电场力做功把电能转化做功把电能转化成为其他形式能
10、成为其他形式能量的情况量的情况16电动势电动势E路端电压路端电压U定义式定义式W为电源的非静电力为电源的非静电力把正电荷从电源内把正电荷从电源内由负极移到正极所由负极移到正极所做的功做的功W为电场力把正为电场力把正电荷从电源外电荷从电源外部由正极移到部由正极移到负极所做的功负极所做的功量度量度式式E=IR+Ir=U+UU=IR17电动势电动势E路端电压路端电压U测量测量运用欧姆定律间运用欧姆定律间接测量接测量用伏特表测用伏特表测量量决定决定因素因素只与电源的性质只与电源的性质有关有关与电源和电与电源和电路中的用路中的用电器有关电器有关特殊特殊情况情况当电源开路时路端电压当电源开路时路端电压U值
11、等值等于电源电动势于电源电动势E18 2.动态电路的分析有哪些方法？动态电路的分析有哪些方法？ (1)电路局部变化引起电路的总电阻的电路局部变化引起电路的总电阻的变化规律变化规律 当外电路的任何一个电阻增大当外电路的任何一个电阻增大(或减或减小小)而其他电阻不变时，电路的总电阻而其他电阻不变时，电路的总电阻一定增大一定增大(或减小或减小). 若开关的通断使串联的用电器增多时，若开关的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若开关的通断使并联的用总电阻增大；若开关的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小电器增多时，总电阻减小.19 如图所示：分压器电路，设与灯泡并如图所示：分压器电路，设与灯泡并联部
12、分的变阻器电阻为联部分的变阻器电阻为R1，则，则 R总总=R-R1+R1RL/(R1+RL)= 由上式看出由上式看出R1增大，增大，R总总减小，当减小，当R1减小减小时，时，R总总增大，即：分压器总电阻与串联增大，即：分压器总电阻与串联部分电阻变化相同部分电阻变化相同.20 (2)根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，常见方法如下：电学量的变化情况，常见方法如下： 程序法：基本思路是部分程序法：基本思路是部分整体整体部分，无部分，无论电阻是串联还是并联，只要有
13、一个电阻变大论电阻是串联还是并联，只要有一个电阻变大(或变小或变小)，R总总一定变大一定变大(或变小或变小)，再由欧姆定，再由欧姆定律判断知，律判断知，I总总和和U端端的变化情况，先确定串联电的变化情况，先确定串联电路定值电阻两端电压，再根据路定值电阻两端电压，再根据U端端=U1+U2+判定并联电路的电压，最后由部分电路欧姆定判定并联电路的电压，最后由部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化情况律判断各部分物理量的变化情况.21 极限法：因变阻器滑片滑动引起极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论动端分别滑至两个极端去讨论
14、. 特殊值法：对于某些双臂环路问特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以代入特殊值去判定，从而题，可以代入特殊值去判定，从而找出结论找出结论.22 3.电路中有关电容器的计算电路中有关电容器的计算. （1）电容器跟与它并联的用电器的电压电容器跟与它并联的用电器的电压相等相等. （2）在计算出电容器的带电量后，必须在计算出电容器的带电量后，必须同时判定两板的极性，并标在图上同时判定两板的极性，并标在图上.23 （3）在充放电时，电容器两根引线上在充放电时，电容器两根引线上的电流方向总是相同的，所以要根据正的电流方向总是相同的，所以要根据正极板电荷变化情况来判断电流方向极板电荷变化情况来判断电流方向.
15、 （4）如果变化前后极板带电的电性相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引线的电荷量等于始末状态电容器电荷量之和量之和.24 4.怎样解答电路故障问题？怎样解答电路故障问题？ (1)常见的故障现象常见的故障现象 断路：断路：是指电路两点间是指电路两点间(或用电器两端或用电器两端)的电阻无穷大，此时无电流通过，若电的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两
16、端并联在这段源正常时，即用电压表两端并联在这段电路电路(或用电器或用电器)上，指针发生偏转，则上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势全部降落在该处，路，整个电路的电势全部降落在该处，其他各处均无电势降落其他各处均无电势降落(电压表不偏转电压表不偏转).25 短路：短路：是指电路两点间是指电路两点间(或用电器两端或用电器两端)的的电阻趋于零，此时电路两点间无电势降落，电阻趋于零，此时电路两点间无电势降落，用电器实际功率为零用电器实际功率为零(即用电器不工作或即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏灯不亮，但电源易被烧坏). (2)
17、检查电路故障的常用方法检查电路故障的常用方法 电压表检查法：电压表检查法：当电路中接有电源时，可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，就可以确定故障过对测量电压值的分析，就可以确定故障.在用电压表检查时，一定要注意电压表的在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求极性正确和量程符合要求.26 电流表检查法：电流表检查法：当电路中接有电源时，可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，就可以确定故障过对测量电流值的分析，就可以确定
18、故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求极性正确和量程符合要求. 欧姆表检查法：欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可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在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源.27 假设法：假设法：已知电路发生某种故障，寻找故已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发
19、生故干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，路，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法亦称排除法.28 (3)常见故障电路问题的分类解析常见故障电路问题的分类解析 给定可能故障现象，确定检查方法给定可能故障现象，确定检查方法 给定测量值，分析推断故障给定测量值，分析推断故障
20、根据观察现象，分析推断故障根据观察现象，分析推断故障 根据故障，分析推断可能观察到的根据故障，分析推断可能观察到的现象现象29 1.电路的动态分析电路的动态分析 如图所示电路中，当变阻器的滑动如图所示电路中，当变阻器的滑动触头触头P向下端移动时向下端移动时( ) A.电压表示数变大，电流表示数变小电压表示数变大，电流表示数变小 B.电压表示数变小，电流表示数变大电压表示数变小，电流表示数变大 C.电压表示数变大，电流表示数变大电压表示数变大，电流表示数变大 D.电压表示数变小，电流表示数变小电压表示数变小，电流表示数变小 A30 在如图所示电路中，闭合电键在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变
21、阻，当滑动变阻器的滑动触头器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和和U3表示，电表示数变化量的大小分别用表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和和U3表示表示.下列比值正确的下列比值正确的是是( ) A.U1/I不变，不变，U1/I不变不变 B.U2/I变大，变大，U2/I变大变大 C.U2/I变大，变大，U2/I不变不变 D.U3/I变大，变大，U3/I不变不变ACD31 2.闭合电路中的能量转化关系闭合电路中的能量转化关系 如图所示的甲、乙两个电路中电源电如图所示的甲、乙两个电
22、路中电源电动势动势E和内电阻和内电阻r已知，定值电阻已知，定值电阻R已知，已知，求电阻求电阻R调至多大时，调至多大时，R上获得的电功率最上获得的电功率最大，其最大值为多少？大，其最大值为多少？32 当当 时，时，R上获得的功上获得的功 率最大，最大功率为率最大，最大功率为33 如图所示的电路中，两平行金属板如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离水平放置，两板间的距离d40cm.电电源电动势源电动势E24V，内电阻，内电阻r1，电阻，电阻R15.闭合开关闭合开关S，待电路稳定后，待电路稳定后，将一带正电的小球从将一带正电的小球从B板小孔以初速度板小孔以初速度v04m/s竖直向
23、上射入板间竖直向上射入板间.若小球带电若小球带电量为量为q110-2C，质量为，质量为m210-2kg，不考虑空气阻力，不考虑空气阻力.34 那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达大时，小球恰能到达A板板?此时，电源的此时，电源的输出功率是多大输出功率是多大?(取取g=10m/s2)35 (1) (2)电源的输出功率电源的输出功率 P出出=I2(R+R滑滑)=23W 36 3.电路的分析和计算电路的分析和计算 一个最大允许通过电流为一个最大允许通过电流为2A的电的电源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的源和一个滑动变阻器，接成如图甲所示的电路，变阻
24、器最大阻值为电路，变阻器最大阻值为R0=22，电，电源路端电压源路端电压U随外阻随外阻R变化的规律如图乙变化的规律如图乙所示，图中所示，图中U=12V的直的直 线为图象的线为图象的 渐近线，试渐近线，试 求：求：37 (1)电源电动势和内电阻；电源电动势和内电阻； (2)A、B空载时输出电压的范围；空载时输出电压的范围； (3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动，若要保证变阻器的滑片能任意滑动，A、B两端所接负载的最小电阻为多大两端所接负载的最小电阻为多大？38 在图甲所示电路中，在图甲所示电路中，R1、R2均为定值电均为定值电阻，且阻，且R1=100，R2的阻值未知，的阻值未知，R3是一滑动变阻
25、器，当其滑键从最左端滑是一滑动变阻器，当其滑键从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的端电压至最右端的过程中，测得电源的端电压随电流随电流I的变化图线如图乙的变化图线如图乙.其中图线上其中图线上的的A、B两点是滑键在变阻器的两个不同两点是滑键在变阻器的两个不同端点时分别得到的端点时分别得到的.求：求：39 (1)电源的电动势和内电阻；电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻定值电阻R2的阻值；的阻值； (3)滑动变阻器滑动变阻器R3的最大值的最大值.40 4.常见的电路故障问题常见的电路故障问题 根据观察现象，分析推断故障根据观察现象，分析推断故障 如图所示的电路中，闭合电键，如图所示的电路中，闭
26、合电键，灯灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯突然发现灯L1变亮，变亮， 灯灯L2变暗，电流表的读变暗，电流表的读 数变小，根据分析，发数变小，根据分析，发 生的故障可能是生的故障可能是( )41 A.R1断路断路 B.R2断路断路 C.R3短路短路 D.R4短路短路 42 某同学在研究动态电路的问题时，某同学在研究动态电路的问题时，按照如图所示的电路进行实验按照如图所示的电路进行实验.他将变阻他将变阻器的滑动触片器的滑动触片P移到不同位置，观察各电移到不同位置，观察各电表的示数，记录下多组数据表的示数，记录下多组数据.若电表都视若电表都视为理想电表，
27、则关于该实为理想电表，则关于该实 验的下列说法中正验的下列说法中正 确的是（确的是（ ）ABD43 A.通过实验，能够测定通过实验，能够测定R2和和R3的阻值，的阻值，不能测定不能测定R1的阻值的阻值 B.通过实验，能测定电动势的大小，但通过实验，能测定电动势的大小，但不能测定电源内阻值不能测定电源内阻值 C.若调节若调节RP时，电压表时，电压表V2示数始终为示数始终为零，其他三个电表读数有变化，可能原零，其他三个电表读数有变化，可能原因是因是R1发生断路故障发生断路故障 D.若调节滑动变阻器若调节滑动变阻器RP时，各电表示数时，各电表示数均不变，可能原因是均不变，可能原因是R2发生断路故障发
28、生断路故障44 5.含电容电路的分析含电容电路的分析 如图所示，如图所示，U=10V，R1=4，R2=6，C=30F. （1）闭合开关）闭合开关K，求，求 稳定后通过稳定后通过R1的电流；的电流； （2）然后将开关）然后将开关K断断 开，求这以后流过开，求这以后流过R1 的总电荷量的总电荷量. 45 （1）I1=1A （2）q=1.210-4C46 在图所示电路中在图所示电路中.开关开关S1、S2、S3、S4均闭合，均闭合，C是极板水平放置的平行板电容是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴器，板间悬浮着一油滴P，断开哪一开关，断开哪一开关后后P会向下运动（会向下运动（ ） A. S1 B. S2 C. S3 D. S4C47
