高二物理人教选修3-1第二章第7节《闭合电路的欧姆定律》（新人教）

欢迎进入物理课堂 7闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路 内部 内电阻 内电压 负 正 1 闭合电路的组成 内电路 电源 的电路 其电阻称为 内电阻所降落的电压称为 在内电路中电流从 极流向 极 外部 路端电压 正 负 外电路 电源 的电路 其两端电压称为 在外电路中电流从 极流向 极 2 内 外电压的关系 内 外电压之和等于电源电动势 2 闭合电路的欧姆定律 正比 反比 1 内容 闭合电路的电流跟电源的电动势成 跟 内 外电路的电阻之和成 I ER r 纯电阻 2 公式 适用条件 外电路为 电路 E U外 U内 E U外 Ir 3 常用的变形公式 E E 3 关于闭合电路 以下说法正确的是 D A 闭合电路中 电流总是从电势高的地方流向电势低的地方B 闭合电路中 路端电压越大 内电压也越大C 闭合电路中 电源的电动势等于外电路的路端电压D 当外电路断开时 路端电压的大小等于电动势 4 电动势为3V的电池 输出电流为3A 由此可知 A 内 外电阻相差1 B 内 外电阻之和为1 C 外电阻为1 D 内电阻为1 解析 由闭合电路的欧姆定律 故B正确 答案 B 知识点1闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路 外电路和内电路 图2 7 1 图2 7 1 1 电源内部的电路叫 内电路的电阻叫 当电路中有电流通过时 内电路两端的电压叫 用U内表示 内电路 内电阻 内电压 2 电源外部的电路叫 外电路两端的电压习惯 上叫 用U外表示 外电路 路端电压 3 电动势E 外电压U外与内电压U内三者之间的关系 E U外 U内 2 闭合电路欧姆定律的推导 1 外电路中电能转化成内能 E外 2 内电路中电能转化成内能 E内 3 非静电力做功为W EIt 根据能量守恒定律 有W E 外 E内 所以EIt 整理得E IR Ir 即I I2Rt I2rt ER r I2Rt I2rt 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路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 2 表达式 I ER r 其中R为外电路的等效电阻 r为内 电阻 E为电源的电动势 E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 数值上等于不接用电器时电源两极间的电压 E r大小由电源确定 只适用于外电路为纯电阻的闭合回路 3 变形公式 E U外 U内 E U外 Ir 4 公式的适用范围 I ER r E U外 U内与E U外 Ir适用于任何闭合电路 即外电路为纯电阻电路与非纯电阻电路均成立 例1 下列关于电源的说法 正确的是 A 电源向外提供的电能越多 表示电动势越大B 电动势就是电源两端的电压C 电源的电动势与外电路有关 外电路电阻越大 电动势就越大D 电动势越大的电源 将其他形式的能转化为电能的本领越大 解析 电源向外提供的电能除与电动势有关之外 还与输出的电流 通电时间有关 故选项A错误 只有当外电路断路时 电动势才等于电源两端的电压 故选项B错误 电源的电动势由电源自身的性质决定 与有无外电路无关 故选项C错误 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能本领的物理量 故选项D正确 答案 D 触类旁通 1 关于闭合电路与电动势 下列说法正确的是 A 电源短路时 闭合电路电流为无限大B 电源短路时 电源内电压等于电源电动势C 电动势E的单位与电势 电势差的单位都是伏特 故三者本质上一样D 把电压表直接和电源连接时 电压表的示数总是等于电源电动势 数值上才等于电源的电动势 D错 电源短路时电流为I 解析 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 而电压是电场中两点间的电势差 电动势与电压有着本质的区别 C错 当电源开路时 两极间的电压在 A错 答案 B 例2 如图2 7 2所示电路中 R1 R2 R3 1 电压表内阻很大 当开关S断开时 电压表示数为0 8V 当开关S闭合时 电压表示数为1V 求电源的电动势与内阻 图2 7 2 触类旁通 2 某电池当外电路断开时的路端电压为3V 接上8 的负载电阻后其路端电压变为为2 4V 则可以判定该电池的电动 势E和内电阻r为 A E 2 4V r 1 C E 2 4V r 2 B E 3 0V r 2 D E 3 0V r 1 答案 B 知识点2路端电压与负载的关系 1 路端电压与负载 外 消耗电能 1 路端电压U 是 电路上总的电势降落 2 负载R 电路中 的元件 可知 当R 时 U增大 2 路端电压与外电阻的关系 增大 减小 1 根据U E Ir I ER r 当R 时 U减小 2 当外电路断开时 R I U 当电源两端短路时 R 0 I U 不允 许电源短路 0 E 0 3 当外电路是纯电阻时 根据外电压U IR R为外电路的等效电阻 得出电流I越大 外电压U也越大 根据U E Ir得出电流I越大 外电压U越小 为什么会得出不同的结论 究竟应如何理解外电压U与电流I的关系 当外电路是纯电阻时 外电压U IR 但当R变化时 I也变化 且R增大时 I减小 所以不能用U IR来判断U的变化 而应根据U IR E Ir来分析 即R增大时 I减小 U增大 增大 Ir增大 U减小 当外电路短 1 路端电压与外电阻的关系 由U E Ir 当外电阻R增大时 I ER r 减小 Ir减小 U增大 当外电路断开时 R I 0 Ir 0 U E 当 外电阻R减小时 I ER r 路时 R 0 I Er 称为短路电流 U 0 由于通常的电源内 阻很小 短路时会形成很大的电流 这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因 2 路端电压与电流的关系 1 公式 U E Ir 路端电压随着电路中电流的增大而减 小 2 U I图象 一条倾斜的直线 如图2 7 3所示 图2 7 3 例3 双选 图2 7 4所示的是两个闭合电路中两个电 源的U I图象 下列说法中正确的是 A 电动势E1 E2 内阻r1 r2B 电动势E1 E2 内阻r1 r2C 电动势E1 E2 发生短路时的电流I1 I2D 当两电源的工作电流变化相同时 电源1的路端电压变化较大 图2 7 4 答案 AC 触类旁通 3 对闭合电路的说法中 错误的是 A A 电源短路时 路端电压等于电动势B 电源短路时 路端电压为零C 外电路断开时 路端电压最大D 外电路的电阻增大时 路端电压也增大 1 闭合回路中的几个功率及其关系 1 电源的总功率 P总 EI U外I U内I P出 P内 2 电源内部消耗的功率 P内 I2r U内I P总 P出 3 电源的输出功率 P出 U外I EI I2r P总 P内 图2 7 5 P出与R的关系如图2 7 5所示 由上式得 R越大 越大 当R r时 电源的输出功率最大 而此时电源的效率为50 例4 双选 如图2 7 6所示 R1为定值电阻 R2为可变电阻 E为电源电动势 r为电源内阻 下列说法正确的是 A 当R2 R1 r时 R2上获得最大功率B 当R2 R1 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 图2 7 6 图2 7 7 IR1 且I 解析 求R2的电功率时 可将R1视为电源内阻的一部分 如图2 7 7所示 R2的电功率是等效电源的输出功率 当R2 R1 r时 R2获得的电功率最大 A正确 而R1的电功率P1 2 ER1 R2 r 可知 R2 0时 R1获得的电功率最大 B错误 C正确 在讨论电源的输出功率时 R1 R2 为外电阻 内电阻r恒定 由于R1和r具体数值未知 所以当R2 0时 电源的输出功率并不一定最大 D错误 答案 AC 触类旁通 4 如图2 7 8所示的闭合电路 电源内阻不为零 闭合 开关调节滑动变阻器的阻值 以下分析正确的是 A 滑动变阻器的阻值越大 电源的输出功率越大B 滑动变阻器的阻值越大 电源的总功率越大C 滑动变阻器的阻值越小 电源的输出功率越大 图2 7 8 D 滑动变阻器的阻值越小 电源内阻消耗的功率也越大 解析 当滑动变阻器的阻值R与内阻r相等时输出功率最大 A C错误 滑动变阻器的阻值越大 I减小 电源的总功率P总 EI越小 B错误 P内 I2r随I增大而增大 D正确 答案 D 判断总电流的变化 2 闭合电路的动态问题分析 1 闭合电路的动态分析具体步骤如下 认识电路 明确各部分电路的串 并联关系及电流表或电压表的测量对象 由局部电阻变化判断总电阻的变化 由I ER r 据U E Ir判断路端电压的变化 由欧姆定律及串 并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化 2 闭合电路的动态分析常用方法 任一电阻增大 减小 则电路的总电阻增大 减小 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 讨论定值电阻上的电压或电流变化时 可用部分电路欧 能用I UR 进行分析 这时应根据总电压和部分电压的关系或 干路电流与各支路电流的关系进行判断 例5 在如图2 7 9所示电路中 当变阻器R3的滑片 P向b端移动时 A 电压表示数变大 电流表示数变小B 电压表示数变小 电流表示数变大 图2 7 9 C 电压表示数变大 电流表示数变大D 电压表示数变小 电流表示数变小 答案 B 思维总结 电路的动态分析应该先局部后整体 整体后再局部 先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化 然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况 结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化 触类旁通 5 如图2 7 10所示的电路 在滑动触头由a端滑向b 端的过程中 下列表述正确的是 A 路端电压变小B 电流表的示数变大C 电源内阻消耗的功率变小D 电路的总电阻变大图2 7 10 解析 滑动触头由a到b R1电阻值减小 总电阻变小 总电流增大 内电压增大 路端电压减小 A正确 D错误 再结合欧姆定律知电流表的示数变小 B错误 由P内 I2r知电源内阻消耗的功率变大 C错误 答案 A 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