1、第七节 闭合电路的欧姆定律,思考感悟 学习目标：1.能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外 电路上电势降落之和 2理解路端电压与负载的关系，并能用欧姆定律进行电路的分析和计算 3掌握电源的功率、输出功率及内阻的消耗功率，并能熟练地用能的观点来 解决闭合电路的有关问题 重点难点：闭合电路欧姆定律的理解和应用,一、闭合电路的欧姆定律 1闭合电路组成 (1)外电路：是指电源外部的电路，在外电路中，沿电流方向电势_ (2)内电路：是指电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势_,降低,升高,2闭合电路中的能量转化 如图271所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力所做的功等
2、于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt_.,I2RtI2rt,图271,3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_. (3)适用范围：_电路 (4)常用的变形公式及适用范围 公式：E_U内或U_. 适用范围：任何闭合电路,正比,反比,纯电阻,U外,EIr,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)：如图272所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示_，斜率的绝对值表示_,EIr,电动势,内阻,图272,2路端电压随外电阻的变化规律 (1)外电阻R增大时
3、，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_，外电压U_，当R减小到零时，I_，U_.,减小,增大,0,E,增大,减小,E/r,0,一、闭合电路的动态分析问题 1闭合电路的动态分析的具体步骤大体如下： (1)根据局部某一电阻的变化，进而确定闭合电路总电阻的变化情况 (2)依据IE/(Rr)，判断闭合电路干路电流的变化情况 (3)依据UEIr，判断外电路电压(路端电压)的变化情况 (4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化,2闭合电路的动态分析的常用方法 (1)任一电阻增大(减小)，则电路的总电阻增大(减小) (2)任一电阻增大(减小)
4、，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),即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1如图273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变亮，安培表的示数减小 B电灯L变亮，安培表的示数增大 C电灯L变暗，安培表的示数减小 D电灯L变暗，安培表的示数增大,图273,解析：选A.变阻器的滑片P向b端滑动，R1接入电路的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，安培表的示数减小，路端电压U增大，电灯两端电压增大，电灯L变亮A正确，B、C、D错误,二、闭合电路中的几种功率和电源的效率 1电源向整个电
5、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,图274,特别提醒：(1)要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别，定值电阻的电流最大时，消耗功率最大 (2)判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻,即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2.如图275所示，R1为定值电阻，R2为可变电阻，E为电源的电动势，r为电源内阻，以下说法中正确的是( )A当R2R1r时，R2上获得最大功率 B当R1R2r时，R1上获得最大功率 C当R20时，R1
6、上获得最大功率 D当R20时 ，电源的输出功率最大 答案：AC,图275,三、含电容器电路的分析与计算 1分析和计算含有电容器的直流电路时，注意以下三个方面 (1)电路稳定后，电容器所在支路相当于断路因此，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线 (2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等 (3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化,2解答含电容电路问题的步骤 (1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况 (2)根据平行板
7、电容器的相关知识进行分析求解 特别提醒：(1)当电容器充电或放电时，有电容器的支路有充、放电电流 (2)当电路稳定时，电容器在电路中相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看做是断路状态，画等效电路时，可将有电容器的支路去掉,课堂互动讲练,(2011年天津一百中学期中)在如图276所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器开关闭合后，灯泡L能正常发光当滑动变阻器的滑片向右移动时，下列判断正确的是( ),图276,A灯泡L将变暗 B灯泡L将变亮 C电容器C的电荷量将减小 D电容器C的电荷量将增大 【思路点拨】 可变电阻R是动态源，当该电阻增大时，会引起
8、总电阻增大，该电阻减小时，会引起总电阻减小,【答案】 AD 【题后反思】 当电路中某一部分电阻变化时，整个电路各处的电压、电流都会受到影响，分析时，应抓住全电路中电源电动势和内阻不变的特点，从总电流的变化顺次推理，借助串、并联电路规律去分析各部分电路中相关物理量的变化,变式训练1 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R3连接成如图277所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时，下列说法正确的是( )A电压表和电流表读数都增大 B电压表和电流表读数都减小 C电压表读数增大，电流表读数减小 D电压表读数减小，电流表读数增大,图277,如图278所示的电路中，当S闭合时，
9、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，求电源的电动势及内阻【思路点拨】 分别对S闭合和S断开两种状态下进行分析，根据闭合电路欧姆定律列出方程，联立求解,图278,【精讲精析】 当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得： U1EI1r即E1.60.4r 当S断开时，只有R1接入电路，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 【规律总结】 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；
10、理解电压表和电流表均为理想电表的含义,变式训练2 如图279所示电路中，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，求电源的电动势与内阻,图279,答案：2 V 0.5 ,电路图如图2710甲所示 ，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为15 ，定值电阻R03 .,图2710,(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大？最大值为多少？ (2)当R为何值时，电源的输出功率最大？最大值为多少？ 【思路点拨】 求解本题应把握以下三点 (1)由UI图象求电源的电动势和内阻 (2)电路中的电流最大时，R0消耗的
11、功率最大 (3)利用电源有最大输出功率的条件，求电源的最大输出功率,【答案】 (1)0 10.9 W (2)4.5 13.3 W,变式训练3 如图2711所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线；直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线；直线C为一个电阻R两端电压与电流的关系图线将这个电阻分别接到a、b两电源上，那么( ),图2711,AR接到b电源上时电源的效率高 BR接到b电源上时电源的输出功率较大 CR接到a电源上时电源输出功率较大，但电源效率较低 DR接到a电源上时电阻的发热功率较大，电源效率也较高,如图2712所示，电路中E10 V，R14 ，R26 ，C30 F.电池内阻可忽
12、略 (1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流 (2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量,图2712,【答案】 (1)1 A (2)1.2104 C 【规律总结】 处于稳定状态时，电容器相当于断路，与之串联的电阻不降压；电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压,变式训练4 如图2713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,图2713,解析：选B.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，所以粒子将向下运动，故B正确,
