闭合电路欧姆定律 (2)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,闭合电路欧姆定律,a,b,c,d,a,b,2,第三节 研究闭合电路,一,.,内外电路的认识,外电路,:,电源的外部叫做外电路，其电阻称为外电阻，,R,内电路,:,电源内部的电路叫做内电路，其电阻称为内电阻，,r,第三节 研究闭合电路,二,.,电动势,1.,要在电路中维持电流，电路中必须接有电源。电池是最常见的电源，此外还有发电机等。,2.,电源的作用在于为电路提供电能。,3.,电动势,E,表示电源提供电能的本领。,4.,电源的电动势数值上等于不接用电器时电源两极间的电压。,5.,电动势用,E,表示，,SI,单位为：,伏特,，,V,第三节 研究闭合电路,三,.,闭合电路欧姆定律,理论和实验表明：,E,=,U,外,+,U,内,第三节 研究闭合电路,闭合电路欧姆定律实验研究,实验表明：,E,=,U,1,+,U,2,第三节 研究闭合电路,四,.,路端电压跟负载的关系,1.,路端电压,外电路两端的电压叫做路端电压。,2.,路端电压是用电器（,负载,）的实际工作电压。,3.,路端电压与电动势的关系：,U,端,E,4.,路端电压跟负载的关系：,U=E,Ir,推导的核心过程是分析闭合电路以下三处的能量转化,外电路：,E,外,I,2,R,t,内电路：,E,内,I,2,r t,电池化学反应层：,W,E I t,闭合电路欧姆定律,：,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,电池化学反应层,E I t,内电路,I,2,r t,外电路,I,2,R,t,非静电力移送电荷做的功等于其电势能的增加量。,电动势与非静电力做功的关系,E,W/q,根据“电场力做功，电势能减小；非静电力做功，电势能增”分析闭合电路各点的电势高低关系。,一个沿电流方向电势高低变化的直观图,在图中分清哪是内电路、哪是外电路,在内、外电路电势降落处应用焦耳定律,根据能量守恒推导出闭合电路欧姆定律,通过路端电压跟负载的关系理解欧姆定律,用断路和短路两种极端情况深化对定律的理解,链,4,链,6,本节课的结构和线索,三、路端电压跟负载的关系,外电路两端的电压叫,路端电压,、按图中的电路进行演示：,R,增大，电流减小，路端电压增大,R,减小，电流增大，路端电压减小,路端电压：,、两个特例：,（,2,）外电路短路时,（,1,）外电路断路时,、电源的外特性曲线,路端电压,U,随电流,I,变化的图象,（,1,）图象的函数表达：,（,2,）图象的物理意义,在纵轴上的截距表示电源的电动势,E,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电源的内阻,，内阻越大，图线倾斜得越厉害,四、闭合电路中的功率,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,第三节 研究闭合电路,五,.,测量电源的电动势和内电阻,实验数据处理方法比较：,1.,计算法：,原理清晰但处理繁杂，偶然误差处理不好。,2.,作图法：,原理清晰、处理简单，偶然误差得到很好处理，可以根据图线外推得出意想不到的结论。,小结,：,电动势是表征电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量,电源的供电过程是能量转化的过程,闭合电路欧姆定律,电源的外特性曲线,重、难点解读,一、电动势和电压的关系,例、下列关于电源电动势的说法正确的是（）,A,、电动势是用来反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,B,、外电路断开时的路端电压等于电源电动势,C,、用内电阻较大的电压表直接测量电源正负极之间的电压值约等于电源的电动势,D,、外电路的总电阻越小，则路端电压越接近电源的电动势,闭合电路欧姆定律的几种表达形式,例、利用如图所示电路，可以测定电源电动势和内电阻，已知,R,1,=R,2,=R,3,=1,，当电键,K,断开时，电压表读数为,0.8V,；当电键,K,闭合时，电压表的读数为,1V,，该电源的电动势和内阻分别,V,，,两种图象,U-I,图象,(,路端电压和电流的关系和一段导体两段的电压与通过的电流关系,),例、如图所示的是路端电压,U,随电流,I,的变化关系图线，试讨论：,（,1,）它在,U,、,I,轴上的截距表示什么物理意义？,（,2,）夹角的正切值,tan,的连线的斜率的物理意义。,（,3,）直线上任一点与原点,O,的连线的斜率的物理意义。,典型例题（闭合电路的动态分析）,在如图所示的电路中，,R,1,、,R,2,、,R,3,和,R,4,皆为定值电阻，,R,5,为可变电阻，电源的电动势为,E,，内阻为,r,。设电流表,的读数为,I,，电压表 的读数为,U,。当,R,5,滑动触点向图中,a,端移动时（）,A,、,I,变大，,U,变小,B,、,I,变大，,U,变大,C,、,I,变小，,U,变大,D,、,I,变小，,U,变小,A,V,变式,如图，电路中电源的电动势为,E,、内电阻为,r,，开关,s,闭合后，当滑动变阻器的滑片,P,从滑动变阻器,R,的中点位置向左滑动时，小灯泡,L,1,、,L,2,、,L,3,的亮度变化情况是（）,A,、,L,1,灯变亮，,L,2,灯变暗，,L,3,灯变亮,B,、,L,1,灯变暗，,L,2,灯变暗，,L,3,灯变暗,C,、,L,1,、,L,2,两灯都变亮，,L,3,灯变暗,D,、,L,1,、,L,2,两灯都变暗，,L,3,灯变亮,提高,在如图所示电路中，,R,2,、,R,3,是定值电阻，,R,1,是滑动变阻器，当,R,1,的滑键,P,向右滑动时，各个电表的示数怎么变化？,电路故障的分析方法,如图，电灯,L,标有“,4V,，,1W”,，滑动变阻器,R,总电阻为,50,，当滑片,P,滑至某位置时，,L,恰好正常发光，此时电流表示数为,0,45A,，由于外电路发生故障，电灯,L,突然熄灭，此时电流表示数变为,0,5A,电压表示数为,10V,，若导线完好，电路中各处接触良好，试问：,（,1,）发生的故障是短路还是断路？发生在何处？,（,2,）发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？,含电容器的直流电问题的分析,如图所示的电路中，电源电动势,E=6,00V,，其内阻可忽略不计，电阻的阻值分别为,R,1,=2,4K,、,R,2,=4,8,K,，电容器的电容,C=4,7,F,。闭合开关,S,，待电流稳定后，用电压表测,R,1,两端的电压，其稳定值为,1,50V,。,（,1,）该电压表的内阻为多大？,（,2,）由于电压表的接入，电容,器的带电量变化了多少？,变式,在如图所示的电路中，电源的电动势,E=3,0V,，内阻,r=1,0,；电阻,R,1,=10,，,R,2,=10,，,R,3,=30,，,R,4,=35,；电容器的电容,C=100F,，电容器原来不带电，求接通电键,K,后流过,R,4,的总电量。,提高,在如图所示的电路中，开关,S,1,、,S,2,、,S,3,、,S,4,均闭合，,C,是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴,P,。问断开哪一开关后,P,会向下运动？,电源的最大输出功率和用电器获得的最大功率的分析方法。,如图所示，已知电源内阻,R=2,，定值电阻,R,1,=0,5,，求：,（,1,）当滑动变阻器的阻值,R,2,为多大时，电阻,R,1,消耗的功率最大？,（,2,）当变阻器的阻值为多大时，变阻器消耗的功率最大？,（,3,）当变阻器的阻值为多大时，电源输出功率最大？,变式,在下图中，直流发电机,E=250V,，,r=3,，,R,1,=R,2,=1,，电热器组中装有,50,只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为,200V,，额定功率为,1000W,，其他电阻不计，并且不计电热器随温度的变化，问：（,1,）当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作,（,2,）当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？,（,3,）当接通几只电热器时，电热器组加热物体最快？,（,4,）当接通几只电热器时，电阻,R,1,、,R,2,上消耗的功率最大？,（,5,）当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？,