1、7.閉合電路的歐姆定律,一、閉合電路的歐姆定律 1內(nèi)、外電路 (1)概念：內(nèi)電路是電源內(nèi)部電路，外電路是電源外部電路 (2)特點：外電路中電流由電源 流向 ，沿電流方向電勢，內(nèi)電路中電流由電源 流向 ，沿電流方向電勢 2閉合電路的能量轉(zhuǎn)化 非靜電力做功等于內(nèi)、外電路電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的總和，即：EIt.,正極,負極,降低,負極,正極,升高,I2RtI2rt,3閉合電路的歐姆定律 (1)內(nèi)容：閉合電路里的電流，跟電源的電動勢成 ，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成 (2)公式：I 或E. 或E (3)適用條件：、適于外電路為電路，適于一切電路,正比,反比,IRIr,U外U 內(nèi),純電阻,二、路端電壓與負載

2、的關(guān)系 1路端電壓與電流的關(guān)系 (1)公式：U. (2)圖象(UI圖象)：如下圖所示是一條傾斜的 ，該直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)表示，斜率的絕對值表示電源的 ,EIr,直線,電動勢,內(nèi)阻,2路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律 (1)外電阻R增大時，電流I ，外電壓U，當(dāng)R增大到無限大(斷路)時，I ，U . (2)外電阻R減小時，電流I ，路端電壓U，當(dāng)R減小到零時，I ，U .,減小,增大,0,E,增大,減小,0,1對閉合電路歐姆定律的理解 (1)推導(dǎo)：設(shè)電源的電動勢為E，內(nèi)電路電阻為r，外電路電阻為R，閉合電路的電流為I.在時間t內(nèi)：,(2)關(guān)于電動勢E的幾個關(guān)系式 EU內(nèi)U外，適用于所有的閉合電路

3、EI(Rr)，由閉合電路的歐姆定律得到，它僅適用于外電路為純電阻的電路 UEIr，適用于所有的閉合電路，常用來判斷路端電壓的變化和測量電源的電動勢和內(nèi)阻,如下圖所示中電阻R1、R2、R3的阻值相等，電池的內(nèi)阻不計開關(guān)S接通后流過R2的電流是S接通前的(),答案：B,2路端電壓的變化 電源的電動勢和內(nèi)阻由電源本身決定，不隨外電路電阻的變化而變化，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而變化的,(2)由UEIr知，路端電壓隨干路電流的增大而減小，如圖乙所示如果r0，即電源無內(nèi)阻，則無論R、I怎樣變化，UE，說明路端電壓變化的根本原因在于電源有內(nèi)阻，內(nèi)阻上由于電流流過產(chǎn)生電勢差(從負極到正極，測內(nèi)電

4、壓的電壓表正極必須與電池負極相連),下列關(guān)于閉合電路的說法中，錯誤的是() A電源短路時，電源的內(nèi)電壓等于電動勢 B電源短路時，路端電壓為零 C電源斷路時，路端電壓最大 D電源的負載增加時，路端電壓也增大 解析：電源短路時，外電阻為零，路端電壓為零，由EU內(nèi)U外，故U內(nèi)E，A、B正確；電源斷路時，R外，I0，由UEIr，故U最大等于E，C正確；負載增加，并聯(lián)在電源上的用電器個數(shù)增加，外電阻減小，路端電壓減小，故D錯 答案：D,3閉合電路中的幾種功率和電源的效率 (1)電源向整個電路提供的總電功率P總EI，隨電流變化而變化 (2)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率P內(nèi)I2r. (3)電源的輸出功率即外電路消耗的

5、電功率： P外P出IU外P總P內(nèi)IEI2r. 以上三式普遍適用,如此式可以看出當(dāng)Rr時，電源的輸出功率最大，P出與R的關(guān)系如右圖所示,當(dāng)外電路的電阻分別為8 和2 時，單位時間內(nèi)在外電路上產(chǎn)生的熱量正好相等，則該電源的內(nèi)電阻是() A1 B2 C4 D6 答案：C,4部分電路歐姆定律的UI圖象與閉合電路歐姆定律的UI圖象比較,如下圖所示，I是電源的路端電壓隨電流變化的圖線，是某電阻的伏安特性曲線，當(dāng)該電源向該電阻供電時，電阻上消耗的功率和電源的效率分別為() A4 W和33% B2 W和67% C2 W和33% D4 W和67%,答案：D,2用電壓表直接去測量電源兩極的電壓，這個電壓是不是電源

6、的電動勢？,3電動勢和電壓有何不同？ 提示：,4在UI圖象中，電源的內(nèi)阻等于圖象斜率的大小圖象的斜率是否等于圖象傾角的正切值？為什么？, 教材資料分析 說一說 一些同學(xué)可能有這樣的經(jīng)驗：傍晚用電多的時候，燈光發(fā)暗，而 點撥：家庭電路的用電器都是并聯(lián)的，當(dāng)傍晚用電多的時候或插上電爐、電暖氣等用電多的電器時，負載增多、外電阻R減小，整個電路的總電阻減小，干路中電流增加，輸電線路上的電壓增加，使用電器兩端的電壓變小，燈光變暗,思考與討論 設(shè)電源的電動勢E3 V，內(nèi)阻r2 ，請根據(jù) 點撥：(1)外電路斷開的狀態(tài)對應(yīng)圖中的A點，此時電路中電流為零，路端電壓達到最大值，內(nèi)電壓為零，路端電壓等于電源的電動勢

7、3 V. (2)電動勢E的大小等于縱軸截距，故電動勢越大，圖象與縱軸的交點縱坐標(biāo)越大 (3)電源短路時，路端電壓等于零，干路中電流最大，對應(yīng)于坐標(biāo)系中的B點，此時電流的大小等于橫軸截距1.5 A.,如右圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A；當(dāng)S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電源的電動勢及電阻,解析：當(dāng)S閉合時，由閉合電路歐姆定律得：U1EI1r， 即E1.60.4r 當(dāng)S斷開時，由閉合電路歐姆定律得： U2EI2r，即E(1.60.1)(0.40.1)r 由得：E2 V，r1 . 答案：2 V1 【反思總結(jié)】解此類題時，

8、一定要先弄清電路的連接方式，以及電流表、電壓表所測電流、電壓的范圍；理解電壓表和電流表均為理想電表的含義,【跟蹤發(fā)散】11：如下圖所示的電路中，R1R2R31 ，電壓表內(nèi)阻很大，當(dāng)S斷開時，電壓表示數(shù)為0.8 V，當(dāng)S閉合時，電壓表示數(shù)為1 V，求電源電動勢與內(nèi)阻,答案：2 V0.5 ,如下圖所示電路中，當(dāng)變阻器R3的滑片P向b端移動時() A電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小 B電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大 C電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大 D電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小,答案：B,(2)在閉合電路中，任何一個電阻增大(或減小)，則總電阻將增大(或減小)，任何一個電阻增大(或減小)，該電阻兩

9、端的電壓一定會增大(或減小)，通過該電阻的電流則會減小(或增大),【跟蹤發(fā)散】21：如右圖所示是一實驗電路圖在滑動觸頭由a端滑向b端的過程中，下列表述正確的是() A路端電壓變小 B電流表的示數(shù)變大 C電源內(nèi)阻消耗的功率變小 D電路的總電阻變大 解析：由a到b，R1值減小，因此總電阻變小，D錯；總電流增大，由UEIr，E、r不變，路端電壓減小，所以A正確；再結(jié)合歐姆定律知電流表的示數(shù)變小，B錯；由P內(nèi)I2r知電源內(nèi)阻消耗的功率變大，C錯故選A. 答案：A,如右圖所示的電路中，E3 V，r0.5 ，R01.5 ，電阻箱的最大阻值Rm10 . (1)當(dāng)電阻箱的阻值R_ 時，它消耗的功率最大，為_

10、W. (2)當(dāng)電阻箱的阻值R_ 時，電阻R0消耗的功率最大，為_ W.,答案：(1)21.125(2)03.375,【跟蹤發(fā)散】31：如下圖所示，電源的電動勢為30 V，內(nèi)電阻為1 ，一個“6 V,12 W”的電燈與一個繞線電阻為2 的電動機串聯(lián)已知電路中的電燈正常發(fā)光，則電動機輸出的機械功率為() A36 WB44 W C48 W D60 W,答案：A,如圖所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F.當(dāng)S斷開時，電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，求： (1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向； (2)S閉合后流過R3的總電荷量,(2)S閉合后，流過R3的總電荷量等于電容

11、器上電荷的增加量，所以QC(UCUC)4104 C. 答案：(1)g方向豎直向上(2)4104 C,【反思總結(jié)】分析和計算含有電容器的直流電路時，需注意以下三點： (1)在直流電路中，電容器在電路中就相當(dāng)于一個阻值無限大的元件，一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài)，在電容器處電路看成是斷路 (2)電路穩(wěn)定后，由于電容器所在支路無電流通過，所以在此支路中的電阻上無電壓降低，因此電容器兩極間的電壓就等于該支路兩端的電壓 (3)當(dāng)電容器和用電器并聯(lián)后接入電路時，電容器兩極間的電壓與其并聯(lián)用電器兩端的電壓相等,【跟蹤發(fā)散】41：如下圖所示，已知C6F，R15 ，R26 ，E6 V，r1 ，開關(guān)S原來處于斷開狀態(tài)，下列

12、說法中正確的是() A開關(guān)S閉合瞬間，電流表的讀數(shù)為0.5 A B開關(guān)S閉合瞬間，電壓表的讀數(shù)為5.5 V C開關(guān)S閉合經(jīng)過一段時間，再將開關(guān)S迅速斷開，則通過R2的電荷量為1.8105 C D以上說法都不對,答案：C,1關(guān)于電動勢，以下說法中正確的是() A電源電動勢等于電源正、負極之間的電勢差 B用電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值，實際上總略小于電源電動勢的準(zhǔn)確值 C電源電動勢總等于內(nèi)、外電路上的電壓之和，所以它的數(shù)值與外電路的組成有關(guān) D在閉合電路中，當(dāng)外電阻變大時，路端電壓增大，電源的電動勢也增大,解析：電動勢是電源本身的屬性，是由電源本身決定的，與外電路的組成及變化無關(guān)，故C、D

13、錯誤由閉合電路的歐姆定律得EUIr.用電壓表直接測量電源兩極時，雖然電壓表的電阻很大，但電路中也有電流，內(nèi)電路中也有電壓降落，電壓表直接測量電源兩極得到的電壓數(shù)值應(yīng)略小于電動勢，B正確，A錯誤 答案：B,2.如右圖所示的電路中，電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動，則() A電燈L更亮，電流表的示數(shù)減小 B定值電阻R2消耗的功率增大 C電燈L變暗，電源的總功率減小 D電燈L變暗，電流表的示數(shù)增大,答案：A,3.如右圖所示電路中，電源電動勢為E，內(nèi)電阻為r，在平行板電容器C中恰好有一帶電粒子處于懸空靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)變阻器R0的滑動端向左移動時，帶電粒子將(

14、) A向上運動 B向下運動 C靜止不動 D不能確定運動狀態(tài)的變化 解析：當(dāng)滑動觸頭向左移動時R0變大，則總電流變小，R兩端的電壓變小，電容器中的場強變小，粒子受到的電場力減小，重力大于電場力，所以粒子將向下運動，故B正確 答案：B,4(2010新課標(biāo)全國卷)電源的效率定義為外電路電阻消耗的功率與電源的總功率之比在測電源電動勢和內(nèi)電阻的實驗中得到的實驗圖線如圖所示，圖中U為路端電壓，I為干路電流，a、b為圖線上的兩點，相應(yīng)狀態(tài)下電源的效率分別為a、b.由圖可知a、b的值分別為(),答案：D,5如下圖所示，電源的電動勢是6 V，內(nèi)電阻是0.5 ，小電動機M的線圈電阻為0.5 ，限流電阻R0為3 .若理想電壓表的示數(shù)為3 V，試求：