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1、2.72.7闭合电路闭合电路 的欧姆定律的欧姆定律景泰二中高二物理备课组景泰二中高二物理备课组 肖涛肖涛复习回顾复习回顾: :1 1、什么是电源？、什么是电源？2 2、电源电动势的概念、电源电动势的概念? ?物理意义物理意义? ?把其它形式的能转换成电能的装置。把其它形式的能转换成电能的装置。（1 1）定义：在电源内部非静电力把单位正电）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。荷从电源的负极移到正极所做的功。（2 2）意义：电动势表示电源将其他形式的能）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。转化为电能本领。3 3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？、如
2、何计算电路中电能转化为其它形式的能？W = I U t对于纯电阻电路对于纯电阻电路一、闭合电路一、闭合电路: :1 1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。外电路外电路: :电源外部的用电器和导线构成外电路电源外部的用电器和导线构成外电路. .内电路内电路: :电源内部是内电路电源内部是内电路. .由于电源存在内阻，我们可以将由于电源存在内阻，我们可以将电源视为一个理想电源和内阻的串联电源视为一个理想电源和内阻的串联. .闭合电路闭合电路部分电路部分电路rERK内电路内电路外电路外电路 在在外电路外电路中，电流方向由正极流中，电流方向由正极流向负极，向负
3、极，沿电流方向电势降低沿电流方向电势降低。 在在内电路内电路中，即在电源内部，通中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向到正极，所以电流方向为负极流向正极。正极。2 2、闭合回路的电流方向、闭合回路的电流方向 内内电路与电路与外外电路中的电路中的总电流总电流是是相相同同的。的。3 3、电路中的、电路中的电势电势变化情况变化情况（1 1）在外电路中，沿电流方向电势降低。）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2 2）在内电路中，一方面，由于存在）在内电路中，一方面，由于存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方内阻，沿电流方向电势也降
4、低；另一方面，由于电源非静电力把正电荷从电势面，由于电源非静电力把正电荷从电势低处移到电势高处，沿电流方向存在电低处移到电势高处，沿电流方向存在电势势“跃升跃升”。结论结论:闭合电路中内外电路的电势降落之闭合电路中内外电路的电势降落之和等于电源内部电势的升高。和等于电源内部电势的升高。 整整个闭个闭合电合电路的路的电势电势高低高低变化变化示意示意图。图。4.4.内外电路中能量转化关系的讨论：内外电路中能量转化关系的讨论：( (1 1) ). .若外电路中的用电器都是纯电阻若外电路中的用电器都是纯电阻R R，在时间，在时间t t内内外电路中有多少电能转化为内能？外电路中有多少电能转化为内能？rE
5、RK内电路内电路外电路外电路E外外=I2Rt( (2 2) ). .内电路也有电阻内电路也有电阻r r，当电流通过，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？能，是多少？E内内=I2rt( (3 3) ). .电流流经电源时，在时间电流流经电源时，在时间t t内非静电力做多少功内非静电力做多少功W=EqEIt( (4 4) ). .以上各能量之间有什么关系？以上各能量之间有什么关系？ 根据能量守恒定律，非静电力做的根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其功应该等于内外电路中电能转化为其它形式的能的总和。它形式的能的总和。W=E外
6、外+E内内即：即：EIt=I2Rt+I2rt整理可得：整理可得：E=IR+Ir或或、表述：、表述：闭合电路中的电流跟电闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比的电阻之和成反比、对纯电阻电路、对纯电阻电路 二、闭合电路欧姆定律：二、闭合电路欧姆定律：闭合电路欧姆定律的各种表达式：闭合电路欧姆定律的各种表达式：若上式两边各乘以时间若上式两边各乘以时间t，又代表什么意义呢？，又代表什么意义呢？对闭合电路欧姆定律的说明对闭合电路欧姆定律的说明： 1 1、 是外电路上总的电势是外电路上总的电势降落，习惯上叫降落，习惯上叫路端电压路端电压. . 2
7、2、 是内电路上的电势降落，是内电路上的电势降落，习惯上叫习惯上叫内电压内电压. .3、外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压、如图电路：、如图电路：R R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小路端路端电压: :三、路端电压跟外电阻的关系三、路端电压跟外电阻的关系 路端电压与外电阻的路端电压与外电阻的变化变化关系关系的图示：的图示：uRr2r3rO、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时 R=0 U=0 R=0 U=0 短短 注意：短路电流很大，故绝对不注意：短路电流很大，故绝对不
8、允许不经过用电器将电源两端用导允许不经过用电器将电源两端用导线直接连接在一起线直接连接在一起. .（1 1）外电路）外电路断断( (开开) )路路时：时： ，. .、电电源源的的外外伏伏安安特特性性曲曲线线路路端端电压电压U U 随电流随电流I I 变化的图象变化的图象 （1 1）图象的函数表达：）图象的函数表达： （2 2）图象的物理意义：）图象的物理意义： 在纵轴上的截距表示电源的电动势在纵轴上的截距表示电源的电动势E E 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图象斜率的绝对值表示图象斜率的绝对值表示电源的内阻电源的内阻，内阻越大，内阻越大，图线倾斜得越厉害图线倾
9、斜得越厉害注意：注意：若若U不是从零开始变化，则横轴不是从零开始变化，则横轴上的截距不上的截距不表示短路电流，图象斜率的绝对值也不表示电源的表示短路电流，图象斜率的绝对值也不表示电源的内阻。内阻。例例1 1、在如图所示的电路中，电源的电、在如图所示的电路中，电源的电动势为动势为1.5V1.5V，内阻为，内阻为0.120.12，外电路的，外电路的电阻为电阻为1.381.38， 求电路中的电流和路求电路中的电流和路端电压端电压. .RSErI = 1 AU = 1.38V例例2.2.如图，如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关处当开关处于位置于位置1 1时时, ,电流表读数电流表读数
10、I I1 1=0.2A=0.2A；当开关；当开关处于位置处于位置2 2时时, ,电流表读数电流表读数I I2 2=0.3A=0.3A，求电，求电源的电动势源的电动势E E和内电阻和内电阻r r。1AR1R22ErE = 3V E = 3V r = 1r = 1 例例3 3、如图，、如图，R R0.80.8，当开关，当开关S S断开断开时电压表的读数为时电压表的读数为1.5V1.5V；当开关；当开关S S闭合闭合时电压表的读数为时电压表的读数为1.2V1.2V，则该电源的，则该电源的电动势和内电阻分别为多少电动势和内电阻分别为多少? ?E=1.5VE=1.5V，r =1.5r =1.5四、电路的
11、动态分析：四、电路的动态分析： 闭合电路中只要有一只电阻的阻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、电压都发生变电路和每一部分的电流、电压都发生变化。化。 讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部讨论依据是：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、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。并联电路的电流关系。 思路思路: :局部局部局部局部整体整体整体整体局部局部局部局部先从不变的电阻入手，再分析变化的电阻先从不变的电阻入手，再分析变化的电阻.I1R2R1RbaI2例例4、如图所示的电路中，电、
12、如图所示的电路中，电池的电动势是池的电动势是E、内阻为、内阻为r，和和R2是两个阻值固定的电阻是两个阻值固定的电阻.当可变电阻当可变电阻R的滑片向的滑片向a点移动点移动时，通过时，通过R1的电流的电流I1和通过和通过R2的电流的电流I2将发生如下的变化将发生如下的变化( )A、I1变大，变大，I2变小变小 B、 I1变大，变大， I2变大变大 C、 I1变小，变小，I2变大变大 D、I1变小，变小， I2变小变小 V1V2abP例例5、如图所示电路中，电源、如图所示电路中，电源的电动势为的电动势为E，内阻为，内阻为r.当可当可变电阻器的滑片变电阻器的滑片P向向b点移动点移动时，电压表时，电压表
13、V1的读数的读数U1与电与电压表压表V2的读数的读数U2的变化情况的变化情况是是( )A、U1变大，变大，2变小变小.B、U1变大，变大，2变大变大.C、U1变小，变小，2变小变小.D、U1变小，变小，2变大变大. 五、电源的功率和效率：五、电源的功率和效率： 1 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）P PE E= =IEIE ; ;电源的输出功率电源的输出功率:P:P出出=IU; =IU; 电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率: :P Pr r=I=I2 2r r2 2、电源的效率、电源的效率: : 只适用只适用于纯电阻于纯电阻电路电路.3 3、电源的输出功率、
14、电源的输出功率：o RP出出Pmr电源输出功率随外电阻变化的图线电源输出功率随外电阻变化的图线 当内外电阻相等当内外电阻相等时，电源的输出功率时，电源的输出功率最大，为最大，为但效率仅为但效率仅为50%. 闭合电路中常见问题的再讨论：闭合电路中常见问题的再讨论： 1 1 1 1、一一一一般般般般的的的的功功功功率率率率问问问问题题题题的的的的讨讨讨讨论论论论. . . .外外外外电电电电阻阻阻阻得得得得到到到到最最最最大大大大功功功功率率率率的的的的条件。条件。条件。条件。问问 题题 1： 已已 知知 如如 图图 ，E=6V，r =4，R1=2，R2的的阻阻值值变变化化范范围围是是 010。求
15、求：电电源源的的最最大大输输出出功功率率；R1上上消消耗耗的的最最大大功功率率；R2上上消消耗耗的的最大功率。最大功率。E =6 V r=4 R2=0-10 R1=2 解解：R R2 2=2=2时时，外外电电阻阻等等于于内内电电阻阻，电电源源输输出功率最大为出功率最大为P=E P=E 2 2/4/4r r=36 / 16 = 2.25W=36 / 16 = 2.25W；R R1 1是定值电阻，电流越大功率越大，所以是定值电阻，电流越大功率越大，所以R R2 2=0=0时时, ,R R1 1上消耗的功率最大为上消耗的功率最大为P P=E E/(/(R R1 1+ +r r)2 2 R R1 1=
16、1=12=2W2=2W；把把R R1 1也看成电源的一部分，等效电源的内阻也看成电源的一部分，等效电源的内阻为为R R1 1+ +r r= 6= 6，所以，当所以，当R R2 2=6=6时，时，R R2 2上消耗的上消耗的功率最大为功率最大为P=E P=E 2 2/4/4r r=36/(4=36/(46)= 1.5W6)= 1.5W。2.2.闭合电路的闭合电路的U-I U-I 图象图象: : 下下下下图图图图中中中中a a a a为为为为电电电电源源源源的的的的U-IU-IU-IU-I图图图图象象象象；b b b b为为为为外外外外电电电电阻阻阻阻的的的的U-I U-I U-I U-I 图图图
17、图象象象象； a a a a的的的的斜斜斜斜率率率率的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值表表表表示示示示内内内内阻阻阻阻大大大大小小小小；a a a a与与与与纵纵纵纵轴轴轴轴的的的的交交交交点点点点坐坐坐坐标标标标表表表表示示示示电电电电源源源源的的的的电电电电动动动动势势势势；b b b b的的的的斜斜斜斜率率率率的的的的绝绝绝绝对对对对值值值值表表表表示示示示外外外外电电电电阻阻阻阻的的的的大大大大小小小小；两两两两者者者者的的的的交交交交点点点点坐坐坐坐标标标标表表表表示示示示该该该该电电电电阻阻阻阻接接接接入入入入电电电电路路路路时时时时电电电电路路路路的的的的总总总总电电电电流流流流和
18、和和和路路路路端端端端电电电电压压压压；该该该该点点点点和和和和原原原原点点点点之之之之间间间间的的的的矩矩矩矩形形形形的的的的面面面面积积积积表表表表示示示示电源的输出功率；电源的输出功率；电源的输出功率；电源的输出功率；uO I Im iEU M（I，U）b aN 当两个斜率相等时（当两个斜率相等时（当两个斜率相等时（当两个斜率相等时（即内、外电即内、外电即内、外电即内、外电阻相等时阻相等时阻相等时阻相等时) )图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电出功率最大（可以看出当时路端电出功率最大（可以看出当时路端电出
19、功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。流的一半）。流的一半）。流的一半）。 问题问题问题问题2 2：如图所示直线如图所示直线如图所示直线如图所示直线A A为电源的为电源的为电源的为电源的U-IU-I图线，直线图线，直线图线，直线图线，直线B B为为为为电阻的电阻的电阻的电阻的U-IU-I图线，对该电源和该电阻组成闭合电路，图线，对该电源和该电阻组成闭合电路，图线，对该电源和该电阻组成闭合电路，图线，对该电源和该电阻组成闭合电路，则电源的输出功率和电源的效率分别是则电源的输出
20、功率和电源的效率分别是则电源的输出功率和电源的效率分别是则电源的输出功率和电源的效率分别是: : （ ）A. 4W, 33% B. 2W, 33.3%A. 4W, 33% B. 2W, 33.3%C. 2W, 67% D. 4W, 67%C. 2W, 67% D. 4W, 67%I/AU/V 0 2 4 6 0 2 4 6 B BA A3 32 21 10 0解解解解: :由图线可知由图线可知由图线可知由图线可知R R =1, =1, E E=3V =3V r r=0.5=0.5虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率虚线和坐
21、标轴所包围的面积等于输出功率, ,P P出出出出=4=4WWP P总总总总= =EIEI=6W=6W = = P P出出出出 / / P P总总总总=4/6=67%=4/6=67%D 例题例题6、有一电源，当电流为、有一电源，当电流为2A时，输出电功率为时，输出电功率为10W，当，当电流为电流为1A时，输出功率时，输出功率5.5W，则该电源电动势为则该电源电动势为E=V，内阻为内阻为r=。60.5 例例7.如图所示，图线如图所示，图线ABAB是电路的路端电压随电是电路的路端电压随电流变化的关系图线流变化的关系图线. . OMOM是同一电源向固定电阻是同一电源向固定电阻R R供供电时，电时，R
22、R两端的电压电流变化的图线，由图求：两端的电压电流变化的图线，由图求：（1 1）R R 的阻值；的阻值；（2 2）电源的输出功率；）电源的输出功率；（3 3）电源内部消耗的电功率；）电源内部消耗的电功率；（4 4）电源的最大输出功率。）电源的最大输出功率。0246642ABMU/ VI/ A例题8电源的电动势为电源的电动势为4.54.5伏、伏、外电阻为外电阻为4040欧时，路端电压为欧时，路端电压为4.04.0伏。如果在外电路并联一个伏。如果在外电路并联一个6.06.0欧的电阻，路端电压时多大欧的电阻，路端电压时多大？如果？如果6.06.0欧的电阻串联在外电欧的电阻串联在外电路中，路端电压又是多大？路中，路端电压又是多大？例题9.课本63页第5题。作业布置：第63页第1、2、3题
