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7.闭合电路的欧姆定律,一、闭合电路的欧姆定律 1内、外电路 (1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路 (2)特点：外电路中电流由电源 流向 ，沿电流方向电势 ，内电路中电流由电源 流向 ，沿电流方向电势 2闭合电路的能量转化 非静电力做功等于内、外电路电能转化为其他形式能的总和，即：EIt .,正极,负极,降低,负极,正极,升高,I2RtI2rt,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 或E . 或E (3)适用条件：、适于外电路为 电路，适于一切电路,正比,反比,IRIr,U外U 内,纯电阻,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(UI图象)：如下图所示是一条倾斜的 ，该直线与纵轴交点的纵坐标表示 ，斜率的绝对值表示电源的 ,EIr,直线,电动势,内阻,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 ，路端电压U ，当R减小到零时，I ，U .,减小,增大,0,E,增大,减小,0,1对闭合电路欧姆定律的理解 (1)推导：设电源的电动势为E，内电路电阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I.在时间t内：,(2)关于电动势E的几个关系式 EU内U外，适用于所有的闭合电路 EI(Rr)，由闭合电路的欧姆定律得到，它仅适用于外电路为纯电阻的电路 UEIr，适用于所有的闭合电路，常用来判断路端电压的变化和测量电源的电动势和内阻,如下图所示中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计开关S接通后流过R2的电流是S接通前的( ),答案： B,2路端电压的变化 电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的,(2)由UEIr知，路端电压随干路电流的增大而减小，如图乙所示如果r0，即电源无内阻，则无论R、I怎样变化，UE，说明路端电压变化的根本原因在于电源有内阻，内阻上由于电流流过产生电势差(从负极到正极，测内电压的电压表正极必须与电池负极相连),下列关于闭合电路的说法中，错误的是( ) A电源短路时，电源的内电压等于电动势 B电源短路时，路端电压为零 C电源断路时，路端电压最大 D电源的负载增加时，路端电压也增大 解析： 电源短路时，外电阻为零，路端电压为零，由EU内U外，故U内E，A、B正确；电源断路时，R外，I0，由UEIr，故U最大等于E，C正确；负载增加，并联在电源上的用电器个数增加，外电阻减小，路端电压减小，故D错 答案： D,3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IEI2r. 以上三式普遍适用,如此式可以看出当Rr时，电源的输出功率最大，P出与R的关系如右图所示,当外电路的电阻分别为8 和2 时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是( ) A1 B2 C4 D6 答案： C,4部分电路欧姆定律的UI图象与闭合电路欧姆定律的UI图象比较,如下图所示，I是电源的路端电压随电流变化的图线，是某电阻的伏安特性曲线，当该电源向该电阻供电时，电阻上消耗的功率和电源的效率分别为( ) A4 W和33% B2 W和67% C2 W和33% D4 W和67%,答案： D,No.4 疑难解释,2用电压表直接去测量电源两极的电压，这个电压是不是电源的电动势？,3电动势和电压有何不同？ 提示：,4在UI图象中，电源的内阻等于图象斜率的大小图象的斜率是否等于图象倾角的正切值？为什么？, 教材资料分析 说一说 一些同学可能有这样的经验：傍晚用电多的时候，灯光发暗，而 点拨： 家庭电路的用电器都是并联的，当傍晚用电多的时候或插上电炉、电暖气等用电多的电器时，负载增多、外电阻R减小，整个电路的总电阻减小，干路中电流增加，输电线路上的电压增加，使用电器两端的电压变小，灯光变暗,思考与讨论 设电源的电动势E3 V，内阻r2 ，请根据 点拨： (1)外电路断开的状态对应图中的A点，此时电路中电流为零，路端电压达到最大值，内电压为零，路端电压等于电源的电动势3 V. (2)电动势E的大小等于纵轴截距，故电动势越大，图象与纵轴的交点纵坐标越大 (3)电源短路时，路端电压等于零，干路中电流最大，对应于坐标系中的B点，此时电流的大小等于横轴截距1.5 A.,如右图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A；当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势及电阻,解析： 当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U1EI1r， 即E1.60.4r 当S断开时，由闭合电路欧姆定律得： U2EI2r，即E(1.60.1)(0.40.1)r 由得：E2 V，r1 . 答案： 2 V 1 【反思总结】 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,【跟踪发散】 11：如下图所示的电路中，R1R2R31 ，电压表内阻很大，当S断开时，电压表示数为0.8 V，当S闭合时，电压表示数为1 V，求电源电动势与内阻,答案： 2 V 0.5 ,如下图所示电路中，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 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,(2)在闭合电路中，任何一个电阻增大(或减小)，则总电阻将增大(或减小)，任何一个电阻增大(或减小)，该电阻两端的电压一定会增大(或减小)，通过该电阻的电流则会减小(或增大),【跟踪发散】 21：如右图所示是一实验电路图在滑动触头由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 解析： 由a到b，R1值减小，因此总电阻变小，D错；总电流增大，由UEIr，E、r不变，路端电压减小，所以A正确；再结合欧姆定律知电流表的示数变小，B错；由P内I2r知电源内阻消耗的功率变大，C错故选A. 答案： A,如右图所示的电路中，E3 V，r0.5 ，R01.5 ，电阻箱的最大阻值Rm10 . (1)当电阻箱的阻值R_ 时，它消耗的功率最大，为_ W. (2)当电阻箱的阻值R_ 时，电阻R0消耗的功率最大，为_ W.,答案： (1)2 1.125 (2)0 3.375,【跟踪发散】 31：如下图所示，电源的电动势为30 V，内电阻为1 ，一个“6 V,12 W”的电灯与一个绕线电阻为2 的电动机串联已知电路中的电灯正常发光，则电动机输出的机械功率为( ) A36 W B44 W C48 W D60 W,答案： A,如图所示，E10 V，r1 ，R1R35 ，R24 ，C100 F.当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态，求： (1)S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向； (2)S闭合后流过R3的总电荷量,(2)S闭合后，流过R3的总电荷量等于电容器上电荷的增加量，所以QC(UCUC)4104 C. 答案： (1)g 方向竖直向上 (2)4104 C,【反思总结】 分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下三点： (1)在直流电路中，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，一旦电路达到稳定状态，在电容器处电路看成是断路 (2)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压 (3)当电容器和用电器并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联用电器两端的电压相等,【跟踪发散】 41：如下图所示，已知C6F，R15 ，R26 ，E6 V，r1 ，开关S原来处于断开状态，下列说法中正确的是( ) A开关S闭合瞬间，电流表的读数为0.5 A B开关S闭合瞬间，电压表的读数为5.5 V C开关S闭合经过一段时间，再将开关S迅速断开，则通过R2的电荷量为1.8105 C D以上说法都不对,答案： C,1关于电动势，以下说法中正确的是( ) A电源电动势等于电源正、负极之间的电势差 B用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值 C电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关 D在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大,解析： 电动势是电源本身的属性，是由电源本身决定的，与外电路的组成及变化无关，故C、D错误由闭合电路的欧姆定律得EUIr.用电压表直接测量电源两极时，虽然电压表的电阻很大，但电路中也有电流，内电路中也有电压降落，电压表直接测量电源两极得到的电压数值应略小于电动势，B正确，A错误 答案： B,2.如右图所示的电路中，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更亮，电流表的示数减小 B定值电阻R2消耗的功率增大 C电灯L变暗，电源的总功率减小 D电灯L变暗，电流表的示数增大,答案： A,3.如右图所示电路中，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 解析： 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，粒子受到的电场力减小，重力大于电场力，所以粒子将向下运动，故B正确 答案： B,4(新课标全国卷)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可知a、b的值分别为( ),答案： D,5如下图所示，电源的电动势是6 V，内电阻是0.5 ，小电动机M的线圈电阻为0.5 ，限流电阻R0为3 .若理想电压表的示数为3 V，试求： (1)电源的功率和电源的输出功率； (2)电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率,电源的功率PEIE16 W6 W 电源内耗的功率PrI2r0.5 W 电源的输出功率P出PEPr5.5 W (2)电动机的分压UMEIrUR02.5 V 电动机消耗的功率PMIUM12.5 W2.5 W 电动机的热功率P热I2rM10.5 W0.5 W 电动机的机械功率P机PMP热2 W 答案： (1)5.5 W (2)2.5 W 2 W,
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