闭合电路欧姆定律(拓展课)教材课件

闭合电路欧姆定律（一）闭合电路欧姆定律（一）一、电源：一、电源：2、电源是把其它形式的能转化、电源是把其它形式的能转化为电能的装置。为电能的装置。1 1、什么是电源？它的作用是什么？、什么是电源？它的作用是什么？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。+F非非RII。水水流流地势高地势高地势低地势低水轮机水轮机（负载负载）水水泵泵ABCM M 电源的作用电源的作用不是产生电荷，而不是产生电荷，而是将其他形式的能转化为电能，是将其他形式的能转化为电能，在在电源的两极产生并维持一个恒定的电源的两极产生并维持一个恒定的电势差（电压），电势差（电压），从而在电路中形从而在电路中形成恒定的电流。成恒定的电流。电源的工作过程类似于右下图电源的工作过程类似于右下图所示的抽水机的工作过程。所示的抽水机的工作过程。电源是如何形成电流的？怎样理解电电源是如何形成电流的？怎样理解电源形成电流的过程？源形成电流的过程？凡是电源都具有把其他形式的能凡是电源都具有把其他形式的能转化为电能的本领，但不同的电源转转化为电能的本领，但不同的电源转化电能的本领并不都是一样的。化电能的本领并不都是一样的。实验表明：那么怎样来描述电源转化电能的本领的那么怎样来描述电源转化电能的本领的大小呢？大小呢？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?（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的本领。转化为电能的本领。+F非非R一、闭合电路一、闭合电路:1）内电路：）内电路：电源内部的电路。电源内部的电路。（1）内阻）内阻r：内电路的电阻。内电路的电阻。（2）内电压）内电压U内内：内电路上的电势降落。内电路上的电势降落。2）外电路：）外电路：电源外部的电路。电源外部的电路。（1）外电阻）外电阻R：外电路的电阻。外电路的电阻。（2）路端电压）路端电压外电压外电压U外外：外电路两端的电压。外电路两端的电压。内电路内电路S外外电电路路1 1、构成：、构成：用导线把电源、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。用电器连成一个闭合电路。rERK内电路内电路外电路外电路 在在外电路外电路中，电流中，电流方向由正极流向负极，方向由正极流向负极，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，即在电中，即在电源内部，通过非静电力源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移做功使正电荷由负极移到正极，所以到正极，所以电流方向电流方向为负极流向正极。为负极流向正极。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总电流是电路中的总电流是相同相同的。的。ababcd3 3、电路中的电势变化情况、电路中的电势变化情况（1 1）在外电路中，沿电流）在外电路中，沿电流方向方向电势降低电势降低。（2 2）在内电路中，一方）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方面，存在内阻，沿电流方向电势也向电势也降低降低；另一方面，；另一方面，沿电流方向存在电势沿电流方向存在电势“跃跃升升”。ababcdbdac讨论讨论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，电流，电流I在时间在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？内外电路中有多少电能转化为内能？E外外=I2Rt2 2、内电路也有电阻、内电路也有电阻r r，当电流通过内，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？是多少？E内内=I2rt3 3、电流流经电源时，在时间、电流流经电源时，在时间t t内内非静电力做多少功非静电力做多少功W=EqEIt4 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？rERK内电路内电路外电路外电路根据能量守恒定律，非静电力做根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。其他形式的能的总和。W=E外外+E内内即：即：EIt=I2Rt+I2rt、表述：闭合的纯电阻电路中的电、表述：闭合的纯电阻电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比电路的电阻之和成反比、对纯电阻电路、对纯电阻电路 二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律说明：说明：二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律：1 1、是外电路上总是外电路上总的电势降落，习惯上叫的电势降落，习惯上叫路端电压路端电压.2 2、是内电路上的电势降是内电路上的电势降落，习惯上叫落，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，路端电压减小路端电压路端电压:三、路端电压跟外电路电阻的关系三、路端电压跟外电路电阻的关系结论：结论：端电压随着外电阻的增大而增大，端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。随着外电阻的减小而减小。、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时（1 1）外电路）外电路断路断路时时ababbdcabdca（2 2）图象的物理意义）图象的物理意义:在横轴上的截距表示电源的在横轴上的截距表示电源的短路电流短路电流.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斜得越厉害（1 1）图象的函数表达：）图象的函数表达：、路端电压、路端电压U随电流随电流I I 变化的图象变化的图象 在纵轴上的截距表示电源的在纵轴上的截距表示电源的电动势电动势E E 小小结结1 1闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 2 2路端电压跟负载的关系路端电压跟负载的关系：（1 1）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正 比，跟内、外电路的电阻之和成反比比，跟内、外电路的电阻之和成反比（2 2）表达式）表达式（1 1）路端电压随外电路电阻）路端电压随外电路电阻R R增大而增大增大而增大断路断路:短路短路:（2 2）路端电压）路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图象 解：解：根据全电路欧姆定律，根据全电路欧姆定律，可列出方程组可列出方程组:例例1:如如图图所所示示，R1=8.0W W，R2=5.0W W，当当单单刀刀双双掷掷开开关关S扳扳到到位位置置1时时，则则得得的的电电流流I1=0.2A；当当S扳扳到到位位置置2时时，测测得得电电流流I 2=0.3A。求电源电动势求电源电动势E 和内电阻和内电阻r。rSEAR1R212消去消去E，可得电源的内电阻为可得电源的内电阻为电源的电动势为电源的电动势为讨论：讨论：此例给出了一种测量电源电动势此例给出了一种测量电源电动势和内电阻的方法。和内电阻的方法。例例2 2：4盏盏“220V，100W”的的灯灯泡泡，并并联联后接在电动势为后接在电动势为220V、内阻为内阻为2W W的电源上。的电源上。（1）只只打打开开1盏盏灯灯时时，此此灯灯两两端端的的电电压压是是多多少少？（2）同同时时打打开开4盏盏灯灯时时，此此灯灯两两端端的的电压又是多少？电压又是多少？解解:（1）根根据据灯灯泡泡上上的的额额定定电电压压和和额额定定功功率率，计算出灯泡的电阻为计算出灯泡的电阻为只打开只打开1盏灯时，外电阻盏灯时，外电阻R1=484W W，电路中电路中的电流为的电流为（2）同时打开同时打开4盏灯时，盏灯时，外电阻为外电阻为电灯两端电压为电灯两端电压为讨论：讨论：从此例可以看出，并联的电灯开得从此例可以看出，并联的电灯开得越多，外电阻就越小，端电压就越小。越多，外电阻就越小，端电压就越小。电灯两端的电压为电灯两端的电压为例题分析例题分析UIabcO例例3:3:如图是在同一坐标系中画出的如图是在同一坐标系中画出的a a、b b、c c三个电源三个电源 的的U UI I图象，其中图象，其中a a和和c c的图象平行，则以下判断中正的图象平行，则以下判断中正确的是确的是 （）A.EA.Ea a E Eb b,r,ra a=r=rb b B.E B.Ea a E Ec c,r,ra a=r=rc c C.E C.Eb b=E=Ec c,r,rb b r rc c D.E D.Eb b E E2,r1r2C.C.图像交点所示的状态，图像交点所示的状态，两电路的电阻相等。两电路的电阻相等。D.D.E1E2,r1r2AC闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律（二）（二）闭合电路中的功率和效率闭合电路中的功率和效率 由于闭合电路中内、外电路的电流相等，所以由 得：1电源提供的功率 （电源功率）：2电源的输出功率（外电路得到的功率）3电源内阻上的热功率 o RP出出Pmr4 4、电源的输出功率、电源的输出功率 :当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为电源输出功率随外电阻电源输出功率随外电阻变化的图线变化的图线5 5、电源的效率、电源的效率:二、电源的效率二、电源的效率R R取什么值时，电源的效率最高？取什么值时，电源的效率最高？E，rR由图线可以看出，电源由图线可以看出，电源输出功率小于最大功率输出功率小于最大功率时，有两个外电阻值：时，有两个外电阻值：R1、R2，即，即解得解得PR1R2由图可知由图可知:同一功率对应着两个电阻值同一功率对应着两个电阻值,两个电阻值两个电阻值之间有何关系呢之间有何关系呢?例例1:1:在在图图示示电电路路中中，电电池池的的电电动动势势E E=5V=5V，内内电电阻阻r r=10=10，固固定定电电阻阻R R=90=90，R R0 0是是可可变变电电阻阻，在在R R0 0由由0 0增加到增加到400400的过程中：的过程中：、何时电源的输出功率最大？、何时电源的输出功率最大？、何时电源效率最高？、何时电源效率最高？、何时固定电阻、何时固定电阻R R上消耗热功率最大？上消耗热功率最大？、何时、何时R R0 0上消耗热功率最大？上消耗热功率最大？当当R0=0时时当当R0=100时时当当R0=时时当当R0=400时时 例1 已知如图，E=6V，r=4,R1=2，R2的变化范围是010。求：电源的最大输出功率；R1上消耗的最大功率；R2上消耗的最大功率。E rR2R1 2.25W；2W；1.5W。2 2、如图所示，、如图所示，R R为电阻箱，为电阻箱，V V为理想电压表为理想电压表 当电阻箱读数为当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数时，电压表读数U1=4V；当电阻箱读数为当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为时，电压表读数为U2=5V求：求：(1)(1)电源的电动势电源的电动势E E和内阻和内阻r r。(2)(2)当电阻箱当电阻箱R R读数为多少时，电源的输出功读数为多少时，电源的输出功率最大率最大?最大值最大值Pm为多少为多少?R1，P9W例例3 3：如如图图,线线段段A A为为某某电电源源U UI I图图线线,线线段段B B为为某某电电阻阻R R的的U UI I图图线线,以以上上述述电电源源和和电电阻阻组组成闭合电路时成闭合电路时,求求:(1)(1)电源的输出功率电源的输出功率P P出出多大多大?(2)(2)电电源源内内部部损损耗耗的的电电功功率率P P内是多少内是多少?(3)(3)电源的效率电源的效率多大多大?U/VI/A0123246AB三、三、P总总P内内P出出随电流变化图像随电流变化图像P=IE-I2rR=0时，电流最大，时，电流最大，P总总P内内都最大且相等都最大且相等1、电池甲和乙的电动势分别为、电池甲和乙的电动势分别为E1和和E2，内，内电阻分别为电阻分别为r1和和r2若用甲、乙电池分别向若用甲、乙电池分别向某个电阻某个电阻R供电，则在这个电阻上所消耗的供电，则在这个电阻上所消耗的电功率相同若用甲、乙电池分别向某个电电功率相同若用甲、乙电池分别向某个电阻阻R供电，则在供电，则在R上消耗的电功率分别为上消耗的电功率分别为P1和和P2，已知，已知E1E2，RR，则，则r1_r2，P1_P2。例例4 4：如如图图直直线线OACOAC为为某某一一直直流流电电源源的的总总功功率率P P随随电电流流I I变变化化的的图图线线,抛抛物物线线OBCOBC为为同同一一直直流流电电源源内内部部热热功功率率P Pr r随随电电流流I I变变化化的的图图线线,若若A A、B B对对应应的的横横坐坐标标为为2A2A，那那么么线线段段ABAB表表示的功率及示的功率及I I2A2A对应的外电阻分别是对应的外电阻分别是A A、2W2W，0.5 0.5 B B、4W4W，2 2 C C、2W2W，1 1 D D、6W6W，22P/WO91C23I/AAB某同学将一直流电源的总功率某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率、输出功率PR和电源内和电源内部的发热功率部的发热功率Pr随电流随电流I变化的图线画在同一坐标系中，变化的图线画在同一坐标系中，如右图中的如右图中的a、b、c所示。则下列说法中正确的是（所示。则下列说法中正确的是（）A、图线、图线b表示输出功率表示输出功率PR随电流随电流I变化的关系变化的关系B、图中、图中a线最高点对应的功率为最大输出功率线最高点对应的功率为最大输出功率C、在、在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系三点，这三点的纵坐标一定满足关系PAPBPCD、b、c线的交点线的交点M与与a、b线的交点线的交点N的横坐标之比为的横坐标之比为1:2，纵坐标之比为，纵坐标之比为1:4CD（上海（上海0505高考）高考）2 2、右图中图线、右图中图线表示某电池组的输出电压一表示某电池组的输出电压一电流关系，图线电流关系，图线表示其输出功率一电流关系表示其输出功率一电流关系该电池组的内阻为该电池组的内阻为当电池组当电池组的输出功率为的输出功率为120W120W时，电池组的输出电压是时，电池组的输出电压是V V 530课堂训练课堂训练五、电路的动态分析问题 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。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 3、如图所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时,判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?V V1 1示数增大示数增大V V2 2示数增大示数增大A A示数减小示数减小七、电路故障分析电路故障的原因电路故障的原因1 1、断路断路的特点的特点电流为零，断点的同侧无电势差，电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差若只有一个断点，断点的两端有电势差造成的结果造成的结果电路中的总电阻增大，干路上的电流电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大减小，与其并联的用电器两端的电压增大2 2、短路短路的特点的特点被短路的用电器两端无电压，用电被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过器无电流流过电路中总电阻减小，干路电流增大，电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大电器两端电压增大造成的结果造成的结果A 例5 如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（）A、R1断路 B、R2断路C、R3短路 D、R4短路 6、如图所示的电路中，闭合电键k后，灯a和b都正常发光，后来由于某种故障使灯b突然变亮，电压表读数增加，由此推断这故障可能是（）Aa灯灯丝烧断 B电阻R2断 C电阻R2短路 D电容被击穿短路课堂训练课堂训练B B