閉合電路歐姆定律 -(共9頁)

1、PAGE PAGE 11課前回顧(hug)1、歐姆定律的內(nèi)容(nirng)，談?wù)勀銓?duì)歐姆定律的理解。2、什么(shn me)是導(dǎo)體伏安特性曲線？線性元件和非線性元件的區(qū)別？3、燈泡的伏安特性曲線是怎么樣的？如何描繪燈泡的伏安特性曲線？課前練習(xí)1、實(shí)驗(yàn)室用的小燈泡燈絲的I-U特性曲線可用以下哪個(gè)圖象來表示：A. B. C. D.I I I Io U o U o U o U 2 某導(dǎo)體中的電流隨其兩端電壓的變化圖實(shí)線如所示，則下列說法中正確的是()A該元件是非線性元件，所以不能用歐姆定律計(jì)算導(dǎo)體在某狀態(tài)的電阻B加5 V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約是5 C.加11V電壓時(shí)，導(dǎo)體的電阻約為1.4D由圖可知，隨

2、著電壓的增大，導(dǎo)體的電阻不斷減小E由圖可知，隨著電壓的減小，導(dǎo)體的電阻不斷減小知識(shí)講解（一）電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1電動(dòng)勢(shì)是反映電源通過非靜電力做功把其它形式的能轉(zhuǎn)化為 電能本領(lǐng)的物理量大小由電源中非靜電力的特性決定2電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于在電源內(nèi)部非靜電力把1C正電荷 在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功；若用E表示電動(dòng)勢(shì)，用W表示非靜電力移送電荷q做的功，則公式為E=W/q3電動(dòng)勢(shì)大小等于開路時(shí)兩極間的電壓；等于內(nèi)、外電路電壓之和4電源內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，因此也有電阻，叫電源的內(nèi)電阻5.內(nèi)電路和外電路內(nèi)電路：電源兩極(不含兩極)以內(nèi)，如電池內(nèi)的溶液、發(fā)電機(jī)的線圈等內(nèi)電路的電阻叫做內(nèi)電阻r內(nèi)電路分得的電壓稱

3、為內(nèi)電壓，外電路：電源兩極間包括用電器和導(dǎo)線等，外電路的電阻叫做外電阻R，外電路分得的電壓稱為外電壓。電動(dòng)勢(shì)與電勢(shì)差兩個(gè)概念表面(biomin)上很相似，但從做功和能量轉(zhuǎn)化的角度講它們是正好相反，電動(dòng)勢(shì)表征電源中非靜電力做功的本領(lǐng)，即其它形式的能向電能轉(zhuǎn)化的本領(lǐng)；而電勢(shì)差是電路中靜電力做功的本領(lǐng)的量度，即電能向其它能轉(zhuǎn)化的情況我們應(yīng)注意二者的區(qū)別和聯(lián)系（二）閉合電路(bhdinl)歐姆定律1、閉合電路(bhdinl)歐姆定律推導(dǎo)：根據(jù)歐姆定律，外電壓U外=IR，內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir，代入E=U內(nèi)+U外可得，E=Ir+IR整理得：閉合電路歐姆定律的內(nèi)容：閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外

4、電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路的歐姆定律。數(shù)學(xué)表達(dá)式：還有其它形式（UI關(guān)系）（IR關(guān)系）（UR關(guān)系）2、路端電壓跟負(fù)載的關(guān)系：討論對(duì)給定的電源，E、r均為定值，外電阻變化時(shí)，電路中的電流、路端電壓的變化。當(dāng)外電路的電阻R增大時(shí)，根據(jù)I=可知電路中的電流I減小，由于內(nèi)壓U內(nèi)=Ir所以內(nèi)壓減小，而E=U內(nèi)+U外即外壓（路端電壓）增加。當(dāng)外阻增加至無窮大時(shí)，外電路斷路，此時(shí)I=0 U內(nèi)=0 U=E即當(dāng)電源沒有接入電路時(shí)兩極間的電壓等于電源的電動(dòng)勢(shì)。電壓表測(cè)電動(dòng)勢(shì)就是利用了這一原理。當(dāng)外電路的電阻R減小時(shí)，根據(jù)I=可知電路中的電流I增大，由于內(nèi)壓U內(nèi)=Ir所以內(nèi)壓增大，而E=U內(nèi)+U外即

5、外壓（路端電壓）減小。當(dāng)外阻減小至最小零時(shí)，外電路短路，此時(shí)U=0（I稱短路電流）即當(dāng)外電路短路時(shí)，外壓為零，短路電流很大，容易將電路燒毀。討論(toln)時(shí)也可以用U=E-Ir更直觀(zhgun)更方便圖象表示(biosh)：電源的外特性曲線（路端電壓隨電流變化的圖象）圖象的函數(shù)表達(dá)：當(dāng)外電路斷路時(shí)： (即R，I0)，縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)(端)當(dāng)外電路短路時(shí)：(R0，U0)，橫坐標(biāo)的截距表示電源的短路電流I短=E/r；圖線的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻某點(diǎn)縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積：為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率該直線上任意一點(diǎn)與原點(diǎn)連線的斜率：表示該狀態(tài)時(shí)

6、外電阻的大?。划?dāng)E/2(即R=r)時(shí)，出最大。50注意：坐標(biāo)原點(diǎn)是否都從零開始：若縱坐標(biāo)上的取值不從零開始取，則該截距不表示短路電流。電源的外特性曲線和導(dǎo)體的伏安特性曲線（）電源的外特性曲線：在電源的電動(dòng)勢(shì)用內(nèi)阻一定的條件下，通過改變外電路的電阻使路端電壓隨電流變化的圖線，遵循閉合電路歐姆定律。UEIr，圖線與縱軸的截距表示電動(dòng)勢(shì)，斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻。（）導(dǎo)體的伏安特性曲線：在給定導(dǎo)體(電阻)的條件下，通過改變加在導(dǎo)體兩端的電壓而得到的電流隨電壓變化的圖線；遵循部分電路歐姆定律，圖線斜率的倒數(shù)值表示導(dǎo)體的電阻。右圖中a為電源的U-I圖象；b為外電阻的U-I圖象；兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電

7、路時(shí)電路的總電流和路端電壓；該點(diǎn)和原點(diǎn)之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對(duì)值表示內(nèi)阻大??； b的斜率的絕對(duì)值表示外電阻的大??；當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)（即內(nèi)、外電阻相等時(shí)圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當(dāng)時(shí)路端電壓是電動(dòng)勢(shì)的一半，電流是最大電流的一半）。例題例1.在如圖1所示的電路中，R1=14.0，R2=9.0，當(dāng)開關(guān)S扳到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當(dāng)開關(guān)S板到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。圖2例2、如圖2所示的電路(dinl)中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定不變，電燈L恰能正常發(fā)光，如果變阻器的滑片向b端滑動(dòng)，則（ ）A、電燈(

8、dindng)L更亮，安培表的示數(shù)減小B、電燈(dindng)L更亮，安培表的示數(shù)減大C、電燈L更暗，安培表的示數(shù)減小D、電燈L更暗，安培表的示數(shù)減大2IU 0 1圖3例3、如圖3所示為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的圖像，則下屬說法中不正確的示（ ）A、電動(dòng)勢(shì)E1=E2，發(fā)生短路時(shí)的電流I1I2B、電動(dòng)勢(shì)E1=E2，內(nèi)阻r1r2C、電動(dòng)勢(shì)E1=E2，內(nèi)阻r1r2D、當(dāng)電源的工作電流變化相同時(shí)，電源2的路端電壓變化較大R1R2NOMv0PER0例4、如圖電路，在平行金屬板M、N內(nèi)部左側(cè)中央P有一質(zhì)量為m的帶電粒子（重力不計(jì)）以水平速度v0射入電場(chǎng)并打在N板的O點(diǎn).改變R1 或R2的阻值，粒子仍

9、以v0射入電場(chǎng)，則A該粒子帶正電B減少R2，粒子還能打在O點(diǎn)C減少R1，粒子將打在O點(diǎn)左側(cè)D增大R1，粒子在板間運(yùn)動(dòng)時(shí)間不變四、課堂練習(xí)：1在電源一定的電路里，下面說法正確的是（ ）A外電路電阻增加一倍，路端電壓也增加一倍B電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)電路與外電路的電壓之和C外電路短路時(shí)，路端電壓等于電源的電動(dòng)D路端電壓一定大于內(nèi)電路電壓2、在閉合電路中，外電路電阻變大時(shí) A路端電壓減小B電路中的電流增大C電源內(nèi)部的電壓升高 D電源的內(nèi)、外電壓之和保持不變3如右圖所示為兩個(gè)電源的特性曲線，即路端電壓與電流的關(guān)系圖象，比較這兩個(gè)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，正確的是（ ）A12，r1r2 B12，r1r2C12，r1

10、r2 D12，r1r2圖 2-54、如圖2-5所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)片P向上端(shn dun)移動(dòng)時(shí)，則電表示數(shù)的變化情況是( )AV1減小，V2增大(zn d)，A增大 BV1增大(zn d)，V2減小，A增大CV1增大，V2增大，A減小 DV1減小，V2減小，A減小5.如圖6所示，直線A為電源的路端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，直線B是電阻R的兩端電壓U與電流I的關(guān)系圖線，用該電源與電阻R組成閉合電路，電源的內(nèi)電阻和電阻R分別是（ ）A2；1 B1；2 C0.5；1 D0.5；26、許多人造衛(wèi)星都用太陽能電池供電，太陽能電池由許多片電池板組成，某電池板的開路電壓是600mV，短路電流是30

11、mA，這塊電池板的內(nèi)電阻是( ).(A)60 (B)40 (C)20 (D)10圖 2 -87、在如圖2-8所示的電路中，電源的E電動(dòng)勢(shì)E=3.0V，內(nèi)阻r=1.0 ，電阻R1=10，R2=10 ，R3=30，R4=35 ；電容器的電容C=100F.電容器原來不帶電，求接通電鍵K后流過R4的總電量.拓展探究測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻實(shí)驗(yàn)原理1實(shí)驗(yàn)依據(jù)：閉合電路的歐姆定律2實(shí)驗(yàn)電路：如圖1所示 圖13E和r的求解：由UEIr得eq blcrc (avs4alco1(U1EI1r,U2EI2r)，解得eq blcrc (avs4alco1(Ef(I1U2I2U1,I1I2),rf(U2U1,I1I2)圖

12、24作圖法數(shù)據(jù)處理，如圖2所示(1)圖線與縱軸交點(diǎn)為E.(2)圖線與橫軸交點(diǎn)為I短eq f(E,r).(3)圖線的斜率(xil)表示req f(U,I).特別(tbi)提醒圖線斜率的絕對(duì)值為電源(dinyun)內(nèi)阻r的大?。划?dāng)I0時(shí)，UE，即圖線與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值；當(dāng)U0時(shí)，I為短路時(shí)的電流，即圖線與橫軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值但要注意，有時(shí)縱軸起點(diǎn)不是零，這時(shí)圖線與橫軸的交點(diǎn)不是短路電流，圖線斜率的絕對(duì)值仍是內(nèi)阻值，與縱軸的交點(diǎn)坐標(biāo)值仍為電源的電動(dòng)勢(shì)值實(shí)驗(yàn)器材電池(被測(cè)電源)、電壓表、電流表、滑動(dòng)變阻器、開關(guān)、導(dǎo)線、坐標(biāo)紙實(shí)驗(yàn)步驟1連接電路電流表用0.6 A量程，電壓表用3 V量程，按圖1連接好電路2測(cè)

13、量與記錄(1)把變阻器的滑片移動(dòng)到使用阻值最大的一端(2)閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)并記錄一組數(shù)據(jù)(I1、U1)用同樣方法測(cè)量多組I、U值填入表格中.第1組第2組第3組第4組第5組第6組I/AU/V(3)斷開開關(guān)，拆除電路整理好器材數(shù)據(jù)處理本實(shí)驗(yàn)中數(shù)據(jù)的處理方法，一是聯(lián)立方程求解的公式法，二是描點(diǎn)畫圖法方法一取六組對(duì)應(yīng)的U、I數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)滿足的關(guān)系式U1EI1r、U2EI2r、U3EI3r讓第1式和第4式聯(lián)立方程，第2式和第5式聯(lián)立方程，第3式和第6式聯(lián)立方程，這樣解 得三組E、r，取其平均值作為電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r的大小方法二在坐標(biāo)紙上以路端電壓U為縱軸、干路電流I為橫軸建立U

14、I坐標(biāo)系，在坐標(biāo)平面內(nèi)描出各組(U，I)值所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，然后盡量多地通過這些點(diǎn)作一條直線，不在直線上的點(diǎn)大致均勻分布在直線兩側(cè)，則直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)值即是電池電動(dòng)勢(shì)的大小(一次函數(shù)的縱軸截距)，直線斜率的絕對(duì)值即為電池的內(nèi)阻r.即r|eq f(U,I)|.誤差分析1偶然誤差(1)由讀數(shù)不準(zhǔn)和電表線性不良引起誤差(2)用圖象法求E和r時(shí)，由于作圖不準(zhǔn)確造成的誤差(3)測(cè)量過程中通電時(shí)間過長(zhǎng)或電流過大，都會(huì)引起E、r變化2系統(tǒng)誤差由于電壓表和電流表內(nèi)阻影響而導(dǎo)致的誤差(1)如圖3甲所示，在理論上EU(IVIA)r，其中電壓表示數(shù)U是準(zhǔn)確的電源兩端電壓，而實(shí)驗(yàn)中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差

15、，而且電壓表示數(shù)越大，IV越大圖3結(jié)論(jiln)：當(dāng)電壓(diny)表示數(shù)為零時(shí)，IV0，IAI短，短路(dunl)電流測(cè)量值真實(shí)值E測(cè)E真因?yàn)閞測(cè)eq f(E測(cè),I短)，所以r測(cè)r真從電路的角度看，電壓表應(yīng)看成內(nèi)電路的一部分，故實(shí)際測(cè)出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)(r測(cè)和E測(cè))，如圖乙所示，因?yàn)殡妷罕砗碗姵夭⒙?lián)，所以r測(cè)小于電池內(nèi)阻r真，因?yàn)橥怆娮鑂斷開時(shí)，a、b兩點(diǎn)間電壓Uab等于電動(dòng)勢(shì)E測(cè)，此時(shí)電源與電壓表構(gòu)成回路，所以UabE真，即E測(cè)E真(2)若采用如圖4甲所示的電路，IA為電源電流真實(shí)值，理論上有EUUAIAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數(shù)越大，UA越

16、大，當(dāng)電流為零時(shí)，UA0，電壓為準(zhǔn)確值，等于E，如圖乙所示甲乙圖4結(jié)論：E為真實(shí)值I短測(cè)r真，r測(cè)為r真和RA的串聯(lián)值，由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小，所以這時(shí)r測(cè)的測(cè)量誤差非常大注意事項(xiàng)1為了使電池的路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些(選用已使用過一段時(shí)間的干電池)2要測(cè)出不少于6組的(I，U)數(shù)據(jù)，且變化范圍要大些，然后用方程組求解，并求平均值3畫UI圖線時(shí)，由于讀數(shù)的偶然誤差，描出的點(diǎn)不在一條直線上，在作圖時(shí)應(yīng)使圖線通過盡可能多的點(diǎn)，并使不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去這樣就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度4由于干電池的內(nèi)阻較小，路端電壓U的變化也較小

17、，這時(shí)畫UI圖線時(shí)，縱軸的刻度可以不從零開始，而是根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)從某一恰當(dāng)值開始(橫坐標(biāo)I必須從零開始)但這時(shí)圖線和橫軸的交點(diǎn)不再是短路電流，而圖線與縱軸的截距仍為電源的電動(dòng)勢(shì)，圖線斜率的絕對(duì)值仍為內(nèi)電阻例題：用電流表和電壓表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì) E 和內(nèi)電阻r，所用的電路如圖7-4-4所示，一位同學(xué)測(cè)得的6組數(shù)據(jù)如下表中所示圖 7-4-6圖 7-4-4圖 7-4-5（1）試根據(jù)這些(zhxi)數(shù)據(jù)在圖7-4-6中作出 U-I圖線（2）根據(jù)(gnj)圖線得出電池的電動(dòng)勢(shì) E = _V，根據(jù)(gnj)圖線得出的電池內(nèi)阻r=_（3）若不作出圖線，只選用其中兩組 U 和I的數(shù)據(jù)，可利用公式 E=U1I1

18、r1和E =U2I2r2 算出，這樣做可能得出誤差很大的結(jié)果，選用第組和第組數(shù)據(jù)，求得 E 和r誤差最大解析：（l）圖線如圖7-4-所示圖7-4-（2）E = 1.45V , r = 0.70 （3）第 3 組和第 4 組數(shù)據(jù)作圖線時(shí)應(yīng)把個(gè)別不合理的數(shù)據(jù)排除，由直線與縱軸的交點(diǎn)可讀出電動(dòng)勢(shì) E=1.45v，再讀出直線與橫軸的交點(diǎn)的坐標(biāo)（U、I ) ，連同得出的 E 值代人 E =U + Ir 中，得選用第 3 組和第 4 組數(shù)據(jù)求得的 E 和 r 誤差最大不需要利用所給的 6 組數(shù)據(jù)分別進(jìn)行計(jì)算，利用作圖就可看出這一點(diǎn)選用這兩組數(shù)據(jù)求 E 和r，相當(dāng)于過圖中 3 和 4 兩點(diǎn)作一直線，利用此直線求出 E 和r，而此直線與所畫的直線偏離最大，實(shí)際上，第 4 組數(shù)據(jù)不合理，已經(jīng)排除02468123U/VI/A圖1針對(duì)練習(xí)：1、如圖1是某電源的路端電壓U隨干路電流I的變化圖像，有圖像可知，該電源的電動(dòng)勢(shì)_V,內(nèi)阻為_。圖32 在“用伏安法測(cè)電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻”的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)按照正確實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出幾組數(shù)據(jù)，根據(jù)這些數(shù)據(jù)畫出UI圖線，如圖3所示，從這圖線可以看出：電池的電動(dòng)勢(shì)_V，內(nèi)電阻r_課后練習(xí)1、電源(d