【物理】閉合電路的歐姆定律課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

教學(xué)課件12.2.2閉合電路的歐姆定律復(fù)習(xí)回顧：1、什么是閉合回路以及外電路和內(nèi)電路？2、電動(dòng)勢(shì)的定義是什么？3、電動(dòng)勢(shì)的物理意義是什么？4

、是不是電源的體積大電動(dòng)勢(shì)就大？5、

電動(dòng)勢(shì)和電壓的區(qū)別？6、電源的三個(gè)參數(shù)是什么？7、閉合電路的歐姆定律是什么？四個(gè)變形式是什么8、路端電壓和負(fù)載的關(guān)系？?jī)蓚€(gè)U-I圖像的區(qū)別？閉合電路中的功率和效率問(wèn)題閉合電路的動(dòng)態(tài)分析含容電路的分析與計(jì)算010203目錄CONTENTS電路的故障分析04閉合電路中的功率和效率問(wèn)題PART1一、閉合電路中的功率和效率問(wèn)題1．電源的總功率P總＝EI

＝U外I＋U內(nèi)I

＝P出＋P內(nèi)。2．電源內(nèi)部消耗的功率P內(nèi)＝I2r＝U內(nèi)I＝P總－P出。3．電源的輸出功率P出＝UI＝EI－I2r＝P總－P內(nèi)。若外電路是純電阻電路，則有(2)當(dāng)R>r時(shí)，隨著R的增大，輸出功率越來(lái)越小。(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R的增大，輸出功率越來(lái)越大。（4）即|R-r|越大時(shí),P出越小;|R-r|越小時(shí),P出越大;|R-r|=0時(shí),P出最大。(4)當(dāng)P出<Pmax時(shí)，每個(gè)輸出功率對(duì)應(yīng)兩個(gè)可能的外電阻R1和R2，且R1·R2＝r2。（如何證明？）5．電源的效率因此R越大，η越大；當(dāng)R＝r時(shí)，電源有最大輸出功率，但效率僅為50%。4.定值電阻的功率定值電阻的功率P定=I2R,P定只與電流I有關(guān),當(dāng)R外最大時(shí),I最小,P定最小;當(dāng)R外最小時(shí),I最大,P定最大。例1.(2024·安徽高三月考)如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。求：(1)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，保護(hù)電阻R0消耗的電功率最大，并求這個(gè)最大值；解：(1)保護(hù)電阻為定值電阻，當(dāng)電路中的電流最大時(shí)，即R＝0時(shí)，保護(hù)電阻的功率最大。P0max＝

＝

W＝8W例1.(2024·安徽高三月考)如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。求：(2)當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R消耗的功率PR最大，并求這個(gè)最大值；解：(2)這時(shí)要把保護(hù)電阻R0與電源內(nèi)阻r算在一起，據(jù)以上結(jié)論，當(dāng)R＝R0＋r，即R＝1Ω＋0.5Ω＝1.5Ω時(shí)，電阻箱R消耗的功率最大PRmax＝

＝

W＝6W。例1.(2024·安徽高三月考)如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。求：(3)若電阻箱R的最大值為3Ω，R0＝5Ω，求：當(dāng)電阻箱R讀數(shù)為多少時(shí)，電阻箱R的功率最大，并求這個(gè)最大值；(3)把R0＝5Ω當(dāng)作電源內(nèi)阻的一部分，則等效電源內(nèi)阻r等為6Ω，而電阻箱R的最大值為3Ω，小于6Ω，由P＝

2R＝

?？芍荒軡M足R＝r等，所以當(dāng)電阻箱R的電阻取3Ω時(shí)，R消耗功率最大，最大值為P＝

2R＝

W。例1.(2024·安徽高三月考)如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E＝6V，內(nèi)阻r＝1Ω，保護(hù)電阻R0＝0.5Ω。求：(4)電源的最大輸出功率。(4)由電功率公式P出＝

2R外＝當(dāng)R外＝r時(shí)，P出最大，即R＝r－R0＝0.5Ω時(shí)有P出max＝

＝

W＝9W?！暗刃щ娫础狈ㄅ袛嗫勺冸娮璧碾姽β剩簩?duì)于變化的電阻，其電功率的變化不能直接用P＝I2R判斷，一般應(yīng)用“等效電源”法：將其他定值電阻轉(zhuǎn)換為電源的內(nèi)阻，將可變電阻視為“等效電源”的外電阻，其功率視為“等效電源”的輸出功率，再根據(jù)電源輸出功率與外電阻的關(guān)系判斷。例2.(2023·長(zhǎng)沙一中期中)如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率隨電流I變化的圖線，曲線OBC表示同一直流電源內(nèi)部的熱功率隨電流I變化的圖線。若A、B點(diǎn)的橫坐標(biāo)均為1A，那么AB線段表示的功率為(

)A．1WB．6WC．2WD．2.5WC閉合電路的動(dòng)態(tài)分析PART2二、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析1.閉合電路動(dòng)態(tài)分析的思路閉合電路中由于局部電阻變化(或開(kāi)關(guān)的通斷)引起各部分電壓、電流發(fā)生變化,分析這類問(wèn)題的基本思路如下:2.判定總電阻變化情況的規(guī)律(1)當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí),電路的總電阻一定增大(或減小)。(2)若開(kāi)關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多,則電路的總電阻增大;若開(kāi)關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多,則電路的總電阻減小。(3)在如圖所示分壓電路中,滑動(dòng)變阻器可視為由兩段電阻構(gòu)成,其中一段R并與用電器并聯(lián),另一段R串與并聯(lián)部分串聯(lián)。電路中的總電阻與R串的變化趨勢(shì)一致。

(4)在如圖所示的電路中,滑動(dòng)變阻器采用兩下以上接法，且兩下接到一起。則滑片滑到中間時(shí)總電阻最大。

和定積最大

積有最大3.閉合電路動(dòng)態(tài)分析的方法(1)程序法:遵循“局部—整體—部分”的思路,按以下步驟分析:①“串反”是指某一電阻增大(或減小)時(shí),與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(或增大)。②“并同”是指某一電阻增大(或減小)時(shí),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(或減小)。(2)結(jié)論法——“串反并同”③.特別注意：若不計(jì)電源內(nèi)阻，除路端電壓U外始終等于電源電動(dòng)勢(shì)E，不滿足“串反并同”的結(jié)論。(3)特殊值法與極限法:因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題,可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論。一般用于滑動(dòng)變阻器兩部分在電路中都有電流時(shí)的討論。

例3.如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r恒定不變，現(xiàn)將滑片P移向右端，則(

)A.電流表的示數(shù)變大B.電壓表的示數(shù)不變C.電燈L消耗的功率不變D.電阻R1消耗的功率變小A例4.如圖所示電路，當(dāng)R2的滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí)，各表的變化情況是(

)A．A1、A2讀數(shù)均變大，V1、V2讀數(shù)均變小B．A1讀數(shù)變大，A2讀數(shù)變小，V1讀數(shù)變大，V2讀數(shù)變小C．A1讀數(shù)變大，A2讀數(shù)變小，V1讀數(shù)變小，V2讀數(shù)變大D．A1、A2讀數(shù)均變小，V1、V2讀數(shù)均變大C例5.如圖所示，把滑片向右移動(dòng)一段距離，V1變化量為ΔU1，V2變化量為ΔU2，則（）A.|ΔU1|>|ΔU2|B.|ΔU1|=|ΔU2|C.|ΔU1|<|ΔU2|D.ΔU1<0，ΔU2>0AD4.電路發(fā)生變化后，判斷電流、電壓變化量的絕對(duì)值大小例6.如圖所示，把滑片向左移動(dòng)一段距離，則正確的是（）A.B.C.D.

ACD5.電路發(fā)生變化后，判斷電流電壓比值大小以及電流電壓變化量的比值的絕對(duì)值大小例7.(多選)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r一定，R1、R2是定值電阻，R0是光敏電阻(光敏電阻的阻值隨光照強(qiáng)度的增大而減小)，L是小燈泡。閉合開(kāi)關(guān)，當(dāng)照射到R0的光照強(qiáng)度減小時(shí)，以下分析正確的是()A．電流表示數(shù)減小

B．電壓表示數(shù)不變C．燈泡變亮

D．電源效率增大AD6.含光敏電阻和燈泡亮度分析含容電路的分析與計(jì)算PART3三、含容電路的分析與計(jì)算1.電容器在直流電路中的特點(diǎn)在直流電路中,當(dāng)電容器充、放電時(shí),電路中有充、放電電流;一旦電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)窮大的元件,有電容器的電路可看作是斷路,簡(jiǎn)化電路時(shí)可去掉它。若要求電容器所帶的電荷量,可再在相應(yīng)位置補(bǔ)上。2.靜態(tài)分析與動(dòng)態(tài)分析(1)靜態(tài)分析:穩(wěn)定狀態(tài)下,電容器在直流電路中起阻斷電流的作用,同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線,電容器兩極板間存在電壓,等于與之并聯(lián)的支路兩端的電壓。如圖所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,

由于I=0,則UC=UAD=U。電容器容納一定的電荷量,且滿足Q=CU。(2)動(dòng)態(tài)分析:當(dāng)直流電路中的電流和電勢(shì)分布發(fā)生變化影響到電容器支路時(shí),電容器帶的電荷量將隨之改變(在耐壓范圍內(nèi)),即電容器發(fā)生充、放電現(xiàn)象,并滿足ΔQ=CΔU。3.含有電容器電路的解題步驟(1)先將含電容器的支路去掉(包括與它串聯(lián)在同一支路上的電阻),計(jì)算各部分的電流、電壓值,電容器兩極板間的電壓等于它所在支路兩端點(diǎn)間的電壓。(2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出電容器所帶的電荷量或電荷量的變化量。(3)通過(guò)電容器的電壓和平行板間距離求出兩板間的電場(chǎng)強(qiáng)度,再分析電場(chǎng)中帶電粒子的運(yùn)第二部分點(diǎn)擊在此輸入你的標(biāo)題內(nèi)容(4)如果變化前后極板帶電的電性相同，通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量為|Q1－Q2|。(5)如果變化前后極板帶電的電性相反，通過(guò)所連導(dǎo)線的電荷量為Q1＋Q2。例8.（單選）如圖所示，平行板電容器中有一帶電液滴處于靜止?fàn)顟B(tài)，電壓表為理想電表，現(xiàn)將滑動(dòng)變阻器R2的滑片P緩慢向上端滑動(dòng)，在液滴未打到極板前，下列說(shuō)法正確的是(

)A．電容器中電場(chǎng)強(qiáng)度將增大B．電容器所帶的電荷量將增加C．流經(jīng)R1的電流減小，電壓表讀數(shù)增大D．液滴帶負(fù)電，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增大D例9.（單選）(2024·南通四模)如圖所示，R1、R2為定值電阻，C為電容器．閉合開(kāi)關(guān)S，在滑動(dòng)變阻器R的滑片向上滑動(dòng)過(guò)程中(

)A.電阻R2中有向下的電流B.通過(guò)電阻R1的電流增大C.滑動(dòng)變阻器R兩端的電壓變小D.電容器C極板所帶電荷量變小A

例10.(2024·新疆烏魯木齊月考)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r，電阻R1＝R2＝R3＝r，電容器電容為C，當(dāng)開(kāi)關(guān)S由接a換到接b且電路達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程中，通過(guò)R3的電荷量是(

)C電路的故障分析PART4四、電路的故障分析1.斷路：電流為零，電壓不為零2.短路：電壓為零，電流不為零注意：不論用電器斷路還是短路，電路都不能工作例11.如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發(fā)光，由于電路出現(xiàn)故障，突然發(fā)現(xiàn)燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數(shù)變小，根據(jù)分析，發(fā)生的故障可能是（）A.R1斷路B.R2斷路C.R3短路