闭合电路的欧姆定理解析.ppt

2.7 闭合电路的欧姆定律薛章磊 物理新人教版选修3-1 板书：一、外电路、内电路 1、外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路. 内电路:电源内是内电路. 闭合电路 部分电路 r E R K 内电路 外电路 (1)内电路的电阻叫电源的内阻． （2）当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示． (3)外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示． (4)三者关系：E＝U内＋U外． 2．闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比．这个结论叫闭合电路的欧姆定律． (2)表达式： 变式：E＝IR＋Ir或E＝U外＋Ir或 U外＝E－Ir 其中R为外电路的等效电阻． 注意： 只适用于外电路为纯电阻的闭合回路， E＝U外＋Ir. U外＝E－Ir既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路． 右图中电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池的内阻不计．开关K接通后流过R2的电流是K接通前的(　　) 变式迁移 1.如下图所示的电路中，当K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K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． 解析：当K闭合时，R1、R2并联接入电路， U＝E－Ir即E＝1.6＋0.4 r① 当K断开时，只有R1接入电路，外电阻变大，干路电流减小，路端电压增大 由U＝E－Ir有 E＝(1.6＋0.1)＋(0.4－0.1)r② 由①②得： E＝2 V，r＝1 Ω. 答案：2 V 二、路端电压与负载的关系 1．当外电阻R增大时，根据 可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ir减小，根据U＝E－Ir可知路端电压U增大． 2．当外电阻R减小时，根据 可知电流I增大，内电压Ir增大，根据U＝E－Ir可知路端电压U减小． 3．当外电路断开时，R＝∞，I＝0，Ir＝0，U＝E，此为直接测量法测电动势的依据．当外电路短路时，R＝0，I＝ (称为短路电流)，U＝0.由于通常的电源内阻很小，短路时会形成很大的电流．这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因． 如右下图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动时，电压表 的读数U1与电压表 的读数U2的变化情况是(　　) A．U1变大，U2变小 　 B．U1变大，U2变大 C．U1变大，U2变小 　 D．U1变小，U2变大 解析：当P向b移动时，电路中总电阻变大，由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流I变小，由欧姆定律得U2＝IR变小，再由闭合电路欧姆定律得U1＝E－Ir变大，故本题应选A. 答案：A 变式迁移 2.如右图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同，在开关S处于闭合状态下，若将开关S1由位置1切换到位置2，则(　　) A．电压表的示数变大 B．电池内部消耗的功率变大 C．电阻R2两端的电压变大 D．电池的效率变大 解析：将开关S1由位置1切换到位置2时，外电路中总电阻由1.5R减至2R/3，由闭合电路欧姆定律 知，总电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小，故A错．电池内部消耗功率P内＝I2r应增大，B对．R2上的电压在原来较大路端电压下按2∶1的比例分给R2和R1，后来在较小的路端电压下却按1∶1的比例分给R2和R1，故R2上的电压变小，C错．电池的效率 故效率变小，D错． 答案：B 三、路端电压U随电流I变化的图象． (1)图象的函数表达 ②在横轴上的截距表示电源的短路电流 ③图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害． ①在纵轴上的截距表示电源的电动势E． (2)图象的物理意义 U I O E I短 θ 四、闭合回路中的功率 1．电源的功率P：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率，计算式为：P＝IE(普遍适用)， P＝ ＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)． 2．电源内阻消耗功率P内：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算式为：P内＝I2r. 3．电源的输出功率P出：外电路上消耗的功率，计算式为： P出＝IU外(普遍适用)， (2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小． (3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大． (4)当P出＜Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝