29闭合电路的欧姆定律学案.doc

学案9　闭合电路的欧姆定律 [学习目标定位] 1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2.掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系． 一、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路 (1)闭合电路由外电路和内电路组成，用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路． (2)电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，所以在外电路中，沿电流方向电势降低． 2．闭合电路的欧姆定律 (1)内容：闭合电路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． (2)公式：I＝. (3)我们用U外表示IR，它是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压；用U内表示Ir，它是内电路的电势降落．所以E＝U外＋U内，这就是说，电源的电动势等于内外电路电势降落之和． 二、 路端电压与负载的关系 1．电路中，消耗电能的元件常常称为负载，负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化． 2．路端电压的表达式：U＝E－Ir. 3．路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大． (2)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小． (3)两种特殊情况： ①当外电路断开时，电流I变为0，U＝E.这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势． ②当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时I＝.  一、闭合电路的欧姆定律 [问题设计] 1．在时间t内，外电路和内电路产生的焦耳热各是多少？电源非静电力做功是多少？它们之间有怎样的关系？ 答案　外电路产生的焦耳热为I2Rt，内电路产生的焦耳热为I2rt，非静电力做功为EIt.根据能量守恒定律有：EIt＝I2Rt＋I2rt. 2．你能进一步得出电路中的电流与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系吗？ 答案　E＝IR＋Ir或I＝ [要点提炼] 1．电源非静电力做功等于内、外电路消耗的电能． 2．闭合电路欧姆定律的三种表达形式：I＝；E＝U外＋U内；E＝IR＋Ir. [延伸思考]　闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同？ 答案　不相同．I＝和E＝IR＋Ir只适用于外电路是纯电阻的电路．E＝U外＋U内适用于任何电路． 二、路端电压与负载的关系 [问题设计] 1．在如图1所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、7 Ω时所对应的路端电压．通过数据计算，你发现了怎样的规律？ 图1 答案　外电压分别为7.5 V、8 V、8.75 V．随着外电阻的增大，路端电压逐渐增大． 2.如图2所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的U－I图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？ 图2 答案　图线与纵轴的交点表示电源的电动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝||. [要点提炼] 1．路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小，但不呈线性变化． 外电路断开时，路端电压等于电源电动势；外电路短路时，电路中的电流I＝(表达式)． 2.路端电压与电流的关系式为U＝E－Ir，其图象如图3所示． 图3 (1)在图象中U轴截距表示电源电动势，I轴截距等于短路电流． (2)直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻r＝||. 一、闭合电路欧姆定律的应用 例1　如图4所示，电源电动势为6 V，内阻为1 Ω，R1＝5 Ω，R2＝10 Ω，滑动变阻器R3阻值变化范围为0～10 Ω，求电路中的总电流的变化范围． 图4 解析　当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电流最大． R外＝R1＝5 Ω，I＝＝ A＝1 A. 当R3阻值为10 Ω时，外电阻最大，电流最小． R并＝＝5 Ω，R外′＝R1＋R并＝10 Ω， I′＝＝ A≈0.55 A. 答案　0.55 A～1 A 针对训练1　如图5为汽车蓄电池与车灯(电阻不变)、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05 Ω，电流表内阻不计，只接通S1时，电流表示数为10 A，电压表示数为12 V，再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8 A．则此时通过启动电动机的电流是(　　) 图5 A．2 AB．8 A C．50 AD．58 A 答案　C 解析　只接通S1时，由闭合电路欧姆定律得：E＝U＋Ir＝12 V＋10×0.05 V＝12.5 V，R灯＝ Ω＝1.2 Ω，再接通S2，流过电动机的电流为I电动机＝ A－8 A＝50 A，故选C. 二、U－I图象的理解和应用 例2　如图6所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　) 图6 A．电源电动势