高二物理：2.7　闭合电路的欧姆定律_课件（人教选修3-1）

欢迎进入物理课堂 第七节闭合电路的欧姆定律 思考感悟学习目标 1 能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式 知道电源的电动势等于内 外电路上电势降落之和 2 理解路端电压与负载的关系 并能用欧姆定律进行电路的分析和计算 3 掌握电源的功率 输出功率及内阻的消耗功率 并能熟练地用能的观点来解决闭合电路的有关问题 重点难点 闭合电路欧姆定律的理解和应用 一 闭合电路的欧姆定律1 闭合电路组成 1 外电路 是指电源外部的电路 在外电路中 沿电流方向电势 2 内电路 是指电源内部的电路 在内电路中 沿电流方向电势 降低 升高 2 闭合电路中的能量转化如图2 7 1所示 电路中电流为I 在时间t内 非静电力所做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 即EIt I2Rt I2rt 图2 7 1 3 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流 跟电源的电动势成 跟内 外电路的电阻之和成 2 公式 I 3 适用范围 电路 4 常用的变形公式及适用范围 公式 E U内或U 适用范围 任何闭合电路 正比 反比 纯电阻 U外 E Ir 二 路端电压与负载的关系1 路端电压与电流的关系 1 公式 U 2 图象 U I图象 如图2 7 2所示是一条倾斜的直线 该直线与纵轴交点的坐标表示 斜率的绝对值表示 E Ir 电动势 内阻 图2 7 2 2 路端电压随外电阻的变化规律 1 外电阻R增大时 电流I 外电压U 当R增大到无限大 断路 时 I U 2 外电阻R减小时 电流I 外电压U 当R减小到零时 I U 减小 增大 0 E 增大 减小 E r 0 一 闭合电路的动态分析问题1 闭合电路的动态分析的具体步骤大体如下 1 根据局部某一电阻的变化 进而确定闭合电路总电阻的变化情况 2 依据I E R r 判断闭合电路干路电流的变化情况 3 依据U E Ir 判断外电路电压 路端电压 的变化情况 4 依据分压 分流原理判断动态部分的物理量的变化 2 闭合电路的动态分析的常用方法 1 任一电阻增大 减小 则电路的总电阻增大 减小 2 任一电阻增大 减小 则该电阻两端的电压一定会增大 减小 而通过该电阻的电流会减小 增大 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 如图2 7 3所示的电路中 电源的电动势E和内电阻r恒定不变 电灯L恰能正常发光 如果变阻器的滑片向b端滑动 则 A 电灯L变亮 安培表的示数减小B 电灯L变亮 安培表的示数增大C 电灯L变暗 安培表的示数减小D 电灯L变暗 安培表的示数增大 图2 7 3 解析 选A 变阻器的滑片P向b端滑动 R1接入电路的有效电阻增大 外电阻R外增大 干路电流I减小 安培表的示数减小 路端电压U增大 电灯两端电压增大 电灯L变亮 A正确 B C D错误 二 闭合电路中的几种功率和电源的效率1 电源向整个电路提供的总电功率P总 EI 随电流变化而变化 2 电源内部的发热功率P内 I2r 3 电源的输出功率即外电路消耗的电功率 P外 P出 IU外 P总 P内 IE I2r 以上三式普遍适用 图2 7 4 特别提醒 1 要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别 定值电阻的电流最大时 消耗功率最大 2 判断可变电阻的功率变化时 可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 如图2 7 5所示 R1为定值电阻 R2为可变电阻 E为电源的电动势 r为电源内阻 以下说法中正确的是 A 当R2 R1 r时 R2上获得最大功率B 当R1 R2 r时 R1上获得最大功率C 当R2 0时 R1上获得最大功率D 当R2 0时 电源的输出功率最大答案 AC 图2 7 5 三 含电容器电路的分析与计算1 分析和计算含有电容器的直流电路时 注意以下三个方面 1 电路稳定后 电容器所在支路相当于断路 因此 该支路上的电阻两端无电压 该电阻相当于导线 2 当电容器与电阻并联后接入电路时 电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等 3 电路中的电流 电压变化时 将会引起电容器的充放电 如果电容器两端的电压升高 电容器将充电 反之电容器放电 通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化 2 解答含电容电路问题的步骤 1 应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况 2 根据平行板电容器的相关知识进行分析求解 特别提醒 1 当电容器充电或放电时 有电容器的支路有充 放电电流 2 当电路稳定时 电容器在电路中相当于一个阻值无限大的元件 在电容器处电路看做是断路状态 画等效电路时 可将有电容器的支路去掉 课堂互动讲练 2011年天津一百中学期中 在如图2 7 6所示的电路中 电源电动势为E 内电阻为r C为电容器 R0为定值电阻 R为滑动变阻器 开关闭合后 灯泡L能正常发光 当滑动变阻器的滑片向右移动时 下列判断正确的是 图2 7 6 A 灯泡L将变暗B 灯泡L将变亮C 电容器C的电荷量将减小D 电容器C的电荷量将增大 思路点拨 可变电阻R是动态源 当该电阻增大时 会引起总电阻增大 该电阻减小时 会引起总电阻减小 答案 AD 题后反思 当电路中某一部分电阻变化时 整个电路各处的电压 电流都会受到影响 分析时 应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点 从总电流的变化顺次推理 借助串 并联电路规律去分析各部分电路中相关物理量的变化 变式训练1电动势为E 内阻为r的电源与定值电阻R1 R2及滑动变阻器R3连接成如图2 7 7所示的电路 当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时 下列说法正确的是 A 电压表和电流表读数都增大B 电压表和电流表读数都减小C 电压表读数增大 电流表读数减小D 电压表读数减小 电流表读数增大 图2 7 7 如图2 7 8所示的电路中 当S闭合时 电压表和电流表 均为理想电表 的示数各为1 6V和0 4A 当S断开时 它们的示数各改变0 1V和0 1A 求电源的电动势及内阻 思路点拨 分别对S闭合和S断开两种状态下进行分析 根据闭合电路欧姆定律列出方程 联立求解 图2 7 8 精讲精析 当S闭合时 R1 R2并联接入电路 由闭合电路欧姆定律得 U1 E I1r即E 1 6 0 4r 当S断开时 只有R1接入电路 由闭合电路欧姆定律得 U2 E I2r即E 1 6 0 1 0 4 0 1 r 由 得 E 2V r 1 答案 2V1 规律总结 解此类题时 一定要先弄清电路的连接方式 以及电流表 电压表所测电流 电压的范围 理解电压表和电流表均为理想电表的含义 变式训练2如图2 7 9所示电路中 R1 R2 R3 1 电压表内阻很大 当S断开时 电压表示数为0 8V 当S闭合时 电压表示数为1V 求电源的电动势与内阻 图2 7 9 答案 2V0 5 电路图如图2 7 10甲所示 图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象 滑动变阻器的最大阻值为15 定值电阻R0 3 图2 7 10 1 当R为何值时 R0消耗的功率最大 最大值为多少 2 当R为何值时 电源的输出功率最大 最大值为多少 思路点拨 求解本题应把握以下三点 1 由U I图象求电源的电动势和内阻 2 电路中的电流最大时 R0消耗的功率最大 3 利用电源有最大输出功率的条件 求电源的最大输出功率 答案 1 010 9W 2 4 5 13 3W 变式训练3如图2 7 11所示 直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线 直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线 直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线 将这个电阻分别接到a b两电源上 那么 图2 7 11 A R接到b电源上时电源的效率高B R接到b电源上时电源的输出功率较大C R接到a电源上时电源输出功率较大 但电源效率较低D R接到a电源上时电阻的发热功率较大 电源效率也较高 如图2 7 12所示 电路中E 10V R1 4 R2 6 C 30 F 电池内阻可忽略 1 闭合开关S 求稳定后通过R1的电流 2 然后将开关S断开 求这以后通过R1的总电量 图2 7 12 答案 1 1A 2 1 2 10 4C 规律总结 处于稳定状态时 电容器相当于断路 与之串联的电阻不降压 电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压 变式训练4如图2 7 13所示电路中 电源电动势为E 内电阻为r 在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态 当变阻器R0的滑动端向左移动时 带电粒子将 A 向上运动B 向下运动C 静止不动D 不能确定运动状态的变化 图2 7 13 解析 选B 当滑动触头向左移动时R0变大 则总电流变小 R两端的电压变小 电容器中的场强变小 所以粒子将向下运动 故B正确 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全