現(xiàn)象與思考全電路歐姆定律8-5

全電路歐姆定律端電壓與負(fù)載的關(guān)系電源的輸出功率現(xiàn)象與思考

我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)一個(gè)歐姆定律：如果考慮包括電源在內(nèi)的整個(gè)閉合電路，與電流相關(guān)的各個(gè)物理量之間的關(guān)系又會(huì)是怎樣呢？它反映了通過(guò)一段導(dǎo)體的電流與導(dǎo)體兩端的電壓和導(dǎo)體的電阻之間的定量關(guān)系。相對(duì)于包括電源在內(nèi)的整個(gè)閉合電路，它只是電路的一部分，因此稱(chēng)之為部分電路歐姆定律。

一、全電路歐姆定律

由電源和負(fù)載組成的閉合電路稱(chēng)為全電路。它包括內(nèi)電路和外電路。電源內(nèi)部的電路稱(chēng)為內(nèi)電路。電源外部的電路稱(chēng)為外電路。

如圖內(nèi)電路對(duì)電流的阻礙作用用電源內(nèi)阻

Ri表示。從能量守恒的角度出發(fā)，在純電阻電路中，這些電能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)、外電路上的熱力學(xué)能，即焦耳熱。所以圖8.5-1電源內(nèi)阻

RVRiEIS整理得，全電路中的電流如圖8.5-2所示。圖8.5-2

全電路的電流與電源電動(dòng)勢(shì)成正比，與內(nèi)、外電阻之和成反比，這個(gè)規(guī)律稱(chēng)為全電路歐姆定律。全電路歐姆定律（動(dòng)畫(huà)）

例題

1

如圖8.5-3所示，滑動(dòng)變阻器的滑片P在某一位置時(shí)，其電阻為9W

，電流為0.2A；當(dāng)P

處于另一位置時(shí)，其電阻為4W

，電流為0.4A。求電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。圖8.5-3電源內(nèi)阻

解：已知

R1=9W，I1=0.2A，

R2=4W，

I2=0.4A

根據(jù)全電路歐姆定律有

內(nèi)阻電動(dòng)勢(shì)說(shuō)明：此例給出了一種測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法。

二、端電壓與負(fù)載的關(guān)系RRiSEIAV

外電路的電壓稱(chēng)為端電壓。在如圖所示的電路中，當(dāng)電路接通，滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí)，外電阻

R增大，電壓表的讀數(shù)增大,電流表讀數(shù)減小;當(dāng)滑動(dòng)片向左移動(dòng)時(shí)，外電阻R減小,電壓表的讀數(shù)減小,電流表讀數(shù)增大。圖8.5-3端電壓與負(fù)載

結(jié)論：端電壓隨負(fù)載電阻的增大而增大，隨負(fù)載

電阻的減小而減小。（視頻）端電壓與負(fù)載的關(guān)系。

端電壓與負(fù)載的關(guān)系（視頻）三、電源的輸出功率電源輸出功率隨外電阻R變化的曲線(xiàn)如圖8.5-4可以看出：

R<Ri時(shí)，R增大P增大，再R>Ri時(shí)，R

增大，P

反而減小。

ORP出

當(dāng)R=Ri相等時(shí)，電源的輸出功率最大：Ri

R=Ri

圖8.5-4輸出功率與外電阻關(guān)系

例題2一電路中，用電器電阻為5.9W，電源電動(dòng)勢(shì)為3V，電阻為0.1W，求：

（1）電路中的電流和端電壓。（2）電源的輸出功率及最大輸出功率。

（3）若電源短路，短路電流是多大？在10s內(nèi)電源上產(chǎn)生多少熱量？解：已知E=3V,Ri=0.1W,R=5.9W。

在

10s內(nèi)電源上產(chǎn)生的熱量為可見(jiàn)，電路中發(fā)生短路現(xiàn)象是十分有害的。

1.填空：n個(gè)相同的電池，電動(dòng)勢(shì)均為E。串聯(lián)后，與外電阻R組成閉合電路，則回路中的電流為（）；若電池并聯(lián)后與外電阻R組成閉合電路，則回路中的電流為（）

2.電源電動(dòng)勢(shì)是1.5V,內(nèi)阻為0.22W，外電路的電阻為1.28