04[1].闭合电路的基本规律、电学实验.docx

闭合电路的基本规律、电学实验 知识要点： 1、电动势：电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。 定义式为：z = W。要注意理解：（1） 是由电源本身所决定的，跟外电路的 q 情况无关。（2）我 的物理意义：电动势在数值上等丁电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能或 理解为在把1库仑正电荷从负极（经电源内部）搬送到正极的过程中，非静电 力所做的功。（3）注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述其他形式的能 转化成电能的物理量，是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为其他 形式的能的物理量，是反映电场力做功的特性。 2、闭合电路的欧姆定律： （1） 意义：描述了包括电源在内的全电路中，电流强度与电动势及电路总 电阻之间的关系。 （2） 公式：I ;常用表达式还有：谷=IR + Ir =U +U U =—Ir 3、路端电压 U,内电压 U随外电阻 R变化的讨论: 外电阻R 总电机L I = R + r 内电压U = Ir 路端电压 U = IR =鼻-U 增大 减小 减小 增大 8 （断路） O O 等丁 8 减小 增大 增大 减小 ——事O （短路） —-§ -（短路电流） r 耳Z ——O 闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决 定，对一定的电源，耳，r视为不变，因此， I、U、U 的变化总是由外电路的电阻变化引起 的。根据U =室「，画出U——R图像，能活楚 1 R 看出路端电压随外电阻变化的情形。 还可将路端电压表达为U = e - Ir，以8 , r为参量，画出U——I图像。这是一条直线，纵坐标上的截距对应丁电源电动 势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线 的斜率大小等丁电源的内电阻，即，口 还可将路端电压表达为U = e - Ir，以8 , r为参 量，画出U——I图像。 这是一条直线，纵坐标上的截距对应丁电源电动 势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线 的斜率大小等丁电源的内电阻，即 ，口 tg -=—=——=r o 4、在电源负载为纯电阻时，电源的输出功率与外 电路电阻的关系是： P = IU =I2R = —-― R= R。由此 (R + r ) RR-r) +4Rr] 式可以看出：当外电阻等丁内电阻，即 R = r时，电源 2 的输出功率最大，最大输出功率为 Pmax=已，电源输 4r 出功率与外电阻的关系可用P—— R图像表示。 电源输出功率与电路总电流的关系是： 2 r \2 P = IU = I(e — Ir)=? -Ih —「J 一 f :。显然 当I =旦时，电源输出功率最大，且最大输出功率为： 2r Pmax = — ° P——I图像如图所示。 4r 选择路端电压为自变量，电源输出功率与路端电压 的关系是： U) i 2 谷 ir 鼻) p = iu =( U = -u --u2 = 了-- 显然，当U =：时，Pmax=5。P — — U图像如图 所示。 综上所述，包定电源输出最大功率的三个等效条件是: 1)外电阻等丁内 U =- o (3)输出2 U =- o (3)输出 2 2 2r 功率值对应着两种负载的情况。一种情况是负载电阻大丁内电阻，另一种情况是 负载电阻小丁内电阻。显然，负载电阻小丁内电阻时，电路中的能量主要消耗在 内电阻上，输出的能量小丁内电阻上消耗的能量， 电源的电能利用效率低，电源 因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。 5、同种电池的申联： n个相同的电池同向申联时，设每个电池的电动势为内电阻为r,则申联 电池组的总电动势耳总=na，总内电阻「总=nr ,这样闭合电路欧姆定律可表示 为I = n,申联电池组可以提高输出的电压，但应注意电流不要超过每个电 R nr 池能承受的最大电流。 6、电阻的测量： （1）伏安法：伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律 R = U,测量电 I 路有安培表内接或外接两种接法，如图甲、乙： (7) ~ 甲 乙 两种接法都有系统误差，测量值与真实值的关系为：当采用安培表内接电路 （甲）时，由丁安培表内阻的分压作用，电阻的测量值 :U X ]U A = Rx + Ra Rx ;当采用安培表外接电路（乙）时，由丁伏特 表的内阻有分流作用，电阻的测量值 R外=U= U = RxRv Rx,可以 I U ￡ Rx Rv Rx Rv 看出：当Rx?Ra和Rv》Rx时，电阻的测量值认为是真实值，即系统误差可 以忽略不计。所以为了确定实验电路，一般有两种方法：一是比值法，若 垦》也 RA Rx 时，通常认为待测电阻的阻值较大，安培表的分压作用可忽略，应采用安培表内 接电路；若时，通常认为待测电阻的阻值较小， 伏特表的分流作用可忽 Ra Rx 略，应采用安培表外接电路。若 匝=叵 时，两种电路可任意选择，这