10习题课闭合电路欧姆定律的应用课案.docx

PAGE PAGE 1 10 习题课：闭合电路欧姆定律的应用 闭合电路由内电路和外电路两部分组成，在外电路中沿着电流方向电势降低，在内电路中沿着电流方向电势升高．电动势等于内、外电路电势降落之和． 闭合电路的欧姆定律有三种表达形式，其表达式和适用范围分别为： E I＝R＋r(外电路为纯电阻电路)． E＝IR＋Ir(外电路为纯电阻电路)． (3)E＝U ＋U (任何电路)． 外 内 一、闭合电路的动态分析 特点：断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动，使闭合电路的总电阻增大或减小，引起闭合电路的电流发生变化，致使外电压、部分电路的电压和部分电路的电流、功率等发生变化．是一系列的“牵一发而动全身”的连锁反应． 思维流程： 例 1 在如图 1 所示的电路中，R 、R 和 R 皆为定值电阻，R 为可变电阻，电源的电动势为 1 2 3 4 E，内阻为 r，设电流表的读数为 I，电压表的读数为 U，当 R 的滑动触头向图中 a 端 4 移动时 ( ) A．I 变大，U 变小 C．I 变小，U 变大 图 1 B．I 变大，U 变大 D．I 变小，U 变小 针对训练 如图 2 所示的电路，闭合电键 S，待电路中的电流稳定后，减小 R 的阻值．则 ( ) 图 2 A．电流表的示数减小 B．电压表的示数减小 C．电阻 R 两端的电压减小 2 D．路端电压增大 二、闭合电路的功率 电源的总功率：P ＝EI；电源内电阻消耗的功率 P ＝U I＝I2r；电源输出功率 P ＝ 总 内 内 出 U I. 外 E2 ? 2R r?对于纯电阻电路，电源的输出功率P ＝I2R＝[E/(R＋r ? 2R r? 出 － ，当R＝r 时，电 R ＋4r E2 源的输出功率最大，其最大输出功率为 P ＝ .电源输出功率随外电阻变化曲线如图 3 所示． m 4r 图 3 电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝P /P ＝IU/IE＝U/E. 出 总 I2R R r 对于纯电阻电路，电源的效率 η＝I2?R＋r?＝R＋r＝1/(1＋R) ，所以当 R 增大时，效率 η 提高．当 R＝r(电源有最大输出功率)时，效率仅为 50%，效率并不高． 0例 2 如图 4 所示，电路中 E＝3 V，r＝0.5 Ω，R ＝1.5 Ω，变阻器的最大阻值 R＝10 Ω. 0 图 4 在变阻器的阻值 R 为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？ 在变阻器的阻值 R 为多大时，定值电阻 R0 上消耗的功率最大？最大为多大？ 例 3 如图 5 所示，直线 A 为电源的 U－I 图线，直线 B 为电阻 R 的 U－I 图线，用该电源和电阻组成闭合电路时，电源的输出功率和效率分别是 ( ) A．4 W 1 图 5 B．2 W 1 ，3 ，3 C．4 W 2 D．2 W 2 ，3 ，3 三、含电容器电路的分析与计算方法 在直流电路中，当电容器充、放电时，电路里有充、放电电流．一旦电路达到稳定状态， 电容器在电路中就相当于一个阻值无限大 (只考虑电容器是理想的不漏电的情况 )的元件，电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它．分析和计算含有电容器的直流 电路时，需注意以下几点： 电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低， 因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压． 当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等． 电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电．如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电． 1 2例 4 如图 6 所示，电源电动势 E＝10 V，内阻可忽略，R ＝4 Ω，R ＝6 Ω，C＝30 μF，求： 1 2 图 6 S 闭合后，稳定时通过 R 的电流； 1 S 原来闭合，然后断开，这个过程中流过R 的总电荷量． 1 1针对训练 如图 7 所示电路中，电源电动势E＝9 V，内阻 r＝2 Ω，定值电阻 R ＝6 Ω， 1 Ω ΩR ＝10 ，R ＝6 ，电容器的电容 C＝10 μ Ω Ω 2 3 图 7 保持开关S1、S2 闭合，求电容器所带的电荷量． 保持开关S1 闭合，将开关S2 断开，求断开开关S2 后流过电阻 R2 的电荷量． 1．(闭合电路的动态分析)在如图 8 所示电路中，当滑动变阻器滑片 P 向下移动时，则( ) 图 8 A．A 灯变亮、B 灯变亮、C 灯变亮 B．A 灯变亮、B 灯变亮、C 灯变暗 C．A 灯变亮、B 灯变暗、C 灯变暗 D．A 灯变亮、B 灯变暗、C 灯变亮 1 22．(含电容器电路的分析与计算)如图 9 所示，已知 C＝6 μF，R ＝5 Ω，R ＝6 Ω，E＝6