12.2閉合電路歐姆定律課件高二上學(xué)期物理人教版4

人教版物理必修三第十二章

電能

能量守恒定律第二節(jié)

閉合電路歐姆定律2復(fù)習(xí)回顧：閉合電路歐姆定律由IEt=I2Rt+I2rt可得：E=IR+Ir

外電路內(nèi)電路E=U外+U內(nèi)閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律.適用范圍：外電路為純電阻的電路.由E=IR+Ir可得：適用范圍：外電路為非純電阻的電路.即：電源電動勢等于內(nèi)外電路電勢降落之和。五、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系U外=IR是外電路上總的電勢降落，習(xí)慣上叫路端電壓。U內(nèi)=Ir是內(nèi)電路上的電勢降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓。U外=IR外=ER外+r?R外=E1+rR外

SR

Er1.當(dāng)R外增大時，U外也隨之增大2.當(dāng)外電路斷開時,R外=∞,U外=E在電源末接入電路的情況下（外電路開路），用電壓表直接測量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于電源電動勢的大小.3.當(dāng)外電路短路時,R外=0,U外=0,I短=很大，一般情況下不允許外電路短路。4、路端電壓隨電流變化的U-I圖像①圖線與縱坐標(biāo)交點表示電路斷開情況，交點的縱坐標(biāo)為電源電動勢E.②圖線與橫坐標(biāo)交點表示外電路短路情況，交點橫坐標(biāo)為短路電流I短=E/r.③圖線斜率(tan)的絕對值表示電源的內(nèi)電阻r=△U/△I.U=E-Ir知:U是I的一次函數(shù)若U－I圖像縱軸的取值不是從0開始，縱軸上的截距仍然表示電源的電動勢E，圖線斜率的絕對值仍然表示電源的內(nèi)阻，但橫軸截距不表示短路電流。六、電源的三個功率以及關(guān)系1.電源的總功率：P總=IE2.內(nèi)阻熱功率：P內(nèi)=I2r3.輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=IU外=I2R外當(dāng)外電阻為純電阻電路時：當(dāng)R外=r時,P出最大，且最大值為:輸出功率--R關(guān)系圖象七、電源效率與電阻的關(guān)系:

由上可知,R增大時電源效率提高。當(dāng)R=r時,電源輸出功率最大,但效率只有百分之五十。特別提醒(1)電源輸出功率越大，效率不一定越高，如電源輸出功率最大時，效率只有50%.(2)判斷可變電阻功率變化時，可將可變電阻以外的其他電阻看成電源的一部分內(nèi)阻．八、閉合電路的U-I圖象

1.右圖中a為閉合電路的U-I圖象；b為部分電路(外電阻)的U-I圖象。2.兩者的交點坐標(biāo)表示該電阻接入電路時的路端電壓與電流。的斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻的大小、b的斜率的絕對值表示接入電路中外電阻的的大小。4.圖中虛線矩形的面積表示接入該電阻時的輸出功率。當(dāng)兩個斜率相等時（即內(nèi)、外電阻相等）圖中矩形面積最大，即輸出功率最大。Uo

IEU0M（I0,U0）βαbaNI0Im已知電源電動勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，小量程電流表的滿偏電流為Ig＝10mA，電流表內(nèi)阻Rg＝7.5Ω。(1)若用導(dǎo)線把A、B直接連起來，此時應(yīng)把可變電阻R1調(diào)為多少才能使電流表恰好滿偏？九、歐姆表的原理(2)調(diào)到滿偏后保持R1的值不變，在AB間接一個多大的電阻R0，才能使電流表指針指向刻度盤中間位置？RΩ稱為中值電阻(3)保持R1的值不變，如果把任意電阻Rx接在A、B間，電流表讀數(shù)Ix與Rx的值有什么關(guān)系？(4)通過以上計算，你有何發(fā)現(xiàn)？Rx與Ix一一對應(yīng)，若把電流表的電流刻度都按Rx＝Ix－150(Ω)的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電阻刻度，就可制成一個能直接測量電阻的儀器。九、歐姆表的原理2.設(shè)計出改裝的原理圖rABER01.利用電流表測量電阻的原理是什么？（歐姆表）3.歐姆表盤的刻度是均勻的嗎？由于I和Rx是非線性關(guān)系，所以刻度不均勻，由于是減函數(shù)，所以刻度方向與電流檔相反。4.黑表筆接內(nèi)部電源正極，紅表筆接內(nèi)部電源負(fù)極.RΩ=Rg+R0+rRx=(E/I)-RΩ5.歐姆表的刻度特點(1)零刻度在右邊，左邊為無限大。(2)刻度不均勻,左密右疏。(3)中間刻度比較均勻，故當(dāng)指針指在表盤中間刻度附近時，測量結(jié)果比較準(zhǔn)確。6.多用電表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)6B1AG2345ASE1E2練習(xí)1.歐姆表的測量原理是

，歐姆表內(nèi)部電路與外部被測電阻Rx一起組成閉合電路。(1)紅、黑表筆短接，如圖甲所示，被測電阻Rx＝0時，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R1，使電流表指針達(dá)到滿偏，有I＝Ig＝

=

，這一過程叫

。滿偏電流Ig處可標(biāo)電阻大小為

。閉合電路歐姆定律E/(Rg+R1+r)E/RΩ歐姆調(diào)零“0”(2)紅、黑表筆斷開，如圖乙所示，被測電阻Rx→∞，有I＝0，可以在I＝0處標(biāo)電阻大小為

。(3)當(dāng)Rx為0到∞之間某一數(shù)值時，如圖丙所示，Ix=

，=

每個Rx值都對應(yīng)一個電流值，在刻度盤上直接標(biāo)出與I值對應(yīng)的Rx值。(4)當(dāng)Rx＝

時，指針偏轉(zhuǎn)到表盤中間，有I＝Ig/2，此時Rx等于歐姆表的

，稱為中值電阻?！啊蕖盧g+R1+r內(nèi)阻RΩ十、含電容器電路的分析與計算1.直流電路穩(wěn)定時，電容器和相關(guān)電阻的等效處理方式。(1)電容器：相當(dāng)于無窮大電阻，看成斷路，作等效電路時可先把它去掉(2)與電容器串聯(lián)的電阻：兩端無電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線。(3)與電容器并聯(lián)的電阻：電容器與并聯(lián)電阻端電壓相等。2.電路穩(wěn)定時，電容器所帶電荷量Q一定.

求Q方法：先求與電容器并聯(lián)的電阻兩

端電壓U，再根據(jù)Q＝CU計算。3.與電容器并聯(lián)的電阻端電壓變化時，將會引起電容器的充、放電.求ΔQ方法：先求與電容器并聯(lián)的電阻兩端電壓的變化ΔU，再據(jù)ΔQ＝CΔU求值練習(xí)2.如圖所示的電路中，電源提供的電壓為U=10V保持不變，已知R1=4Ω，R2=6Ω，C=30μF。求：(1)閉合開關(guān)S，求電路穩(wěn)定后通過R1的電流(2)然后將開關(guān)S斷開，求這以后流過R1的電荷量練習(xí)3.如圖所示，電源電動勢E＝3V，小燈泡L的規(guī)格為“2V,0.4W”，開關(guān)S接1，當(dāng)滑動變阻器調(diào)到R＝4Ω時，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2，小燈泡L和電動機M均正常工作，電動機的內(nèi)阻RM＝1Ω。求：(1)電源內(nèi)阻r的值；解析：開關(guān)S接1時，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝UL＋I(xiàn)L(r＋R)，ILUL＝PL，代入數(shù)據(jù)解得r＝1Ω。(2)電動機正常工作時的輸出功率。解析：開關(guān)S接2時，根據(jù)串聯(lián)電路的規(guī)律有I＝IL＝IM，根據(jù)閉合電路歐姆定律有E＝UL＋UM＋I(xiàn)r，解得UM＝0.8V，電動機的輸入功率為P＝UMI＝0.8×0.2W＝0.16W，發(fā)熱功率為P熱＝I2RM＝0.04W，所以輸出功率為P出＝P－P熱＝0.12W。練習(xí)4.如圖所示的電路中，電源電動勢E＝10V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，電動機的電阻R0＝1.0Ω，電阻R1＝1.5Ω.電動機正常工作時，電壓表的示數(shù)U1＝3.0V，求：(1)電源釋放的電功率；(2)電動機消耗的電功率；將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率；(3)電源的輸出功率和效率．解析：(1)電動機正常工作時，總電流為I＝U1/R1＝＝2A，電源釋放的電功率為P釋＝EI＝10×2W＝20W.(2)電動機兩端的電壓為U＝E－Ir－U1＝(10－－3)V＝6V電動機消耗的電功率為P電＝UI＝(6×2)W＝12W電動機消耗的熱功率為P熱＝I2R0＝22×1W＝4W電動機將電能轉(zhuǎn)化為機械能的功率，根據(jù)能量守恒得P機＝P電－P熱＝(12－4)W＝8W.(3)電源的輸出功率為

P出＝P釋－P內(nèi)＝P釋－I2r

＝(20－22×0.5)W＝18W，η＝P出/P釋＝18/20×100%＝90%.練習(xí)5.某玩具賽車充電電池的輸出功率P隨電流I變化的圖象如圖所示.(1)求該電池的電動勢E和內(nèi)阻r；(2)求該電池的輸出功率最大時對應(yīng)的外電阻R(純電阻)．解析：(1)當(dāng)電路的內(nèi)、外電阻相等時，電源的輸出功率最大，Pm＝E2/4r＝2W，當(dāng)輸出功率為零時，電源短路，I短＝E/r＝4A，聯(lián)立解得E＝2V，r＝0.5Ω.(2)由(1)可知，當(dāng)電路的內(nèi)、外電阻相等時，電源的輸出功率最大，R＝r＝0.5Ω.直流電路動態(tài)分析1．引起電路特性發(fā)生變化主要有三種情況(1)滑動變阻器滑片位置的改變，使電路的電阻發(fā)生變化；(2)電鍵的閉合、斷開或換向(雙擲電鍵)使電路結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；(3)非理想電表的接入使電路的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化．2．進(jìn)行動態(tài)分析的常見思路是：由部分電阻變化推斷外電路總電阻(R外)的變化，再由全電路歐姆定律I總＝E/(R外＋r)討論干路電流I總的變化，最后再根據(jù)具體情況分別確定各元件上其他量的變化情況．3．分析方法(1)程序法：基本思路是“部分→整體→部分”．即從阻值變化入手，由串并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再由歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況．(2)特殊值法與極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論.一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論．(3)結(jié)論法——“并同串反”：“并同”：是指某一電阻增大時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減?。按础保菏侵改骋浑娮柙龃髸r，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率將增大．練習(xí)6.(多選)如圖所示，電路中定值電阻阻值R大于電源內(nèi)阻阻值r，閉合電鍵后，將滑動變阻器滑片向下滑動，理想電壓表V1、V2、V3示數(shù)變化量的絕對值分別為ΔU1、ΔU2、ΔU3，理想電流表示數(shù)變化量的絕對值為ΔI，則(

)A．ΔU2＝ΔU1＋ΔU3B.(ΔU3/ΔI)＝R＋rC．電源輸出功率先增大后減小D.ΔU1/ΔI和ΔU2/ΔI保持不變BD

解析：分析電路可知，兩電阻串聯(lián)，V1測量電阻R的電壓，V2測量路端電壓，V3測量滑動變阻器兩端電壓，滑動變阻器滑片向下滑動時，總電阻減小，干路電流增大，則電阻R兩端電壓增大，電源內(nèi)電壓增大，路端電壓減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，ΔU2<ΔU1＋ΔU3，A選項錯誤；根據(jù)閉合電路歐姆定律可知，U3＝E－I(R＋r)，即ΔU3/ΔI＝R＋r，B選項正確；當(dāng)外電阻等于內(nèi)阻時，電源輸出功率最大，已知電路中定值