2019-2020学年高中物理第2章恒定电流第7节闭合电路欧姆定律课件 人教版选修3-1 46页

第7节　闭合电路的欧姆定律 1．描述闭合电路的几个基本物理量用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示．课前教材预案要点一闭合电路的欧姆定律(1)内电路：电源内部的电路叫做内电路，其电阻叫做____________，通常用r表示；闭合电路中，通常用U内表示Ir，它是内电路的电势降落，即内电路两端的电压，称为____________.内电阻内电压 (2)外电路：电源两极之间的外部电路叫做____________，其电阻叫做____________；闭合电路中，通常用U外表示IR，它是外电路的电势降落，即外电路两端的电压，称为____________，也常称为路端电压，简单地记为U.外电路外电阻外电压 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___________，跟内、外电路的电阻之和成___________.(2)公式：I＝__________，适用____________电路．(3)常用的变形公式及适用范围：E＝___________＋U内或U外＝________，适用任何闭合电路．正比反比纯电阻U外E－Ir 要点二　路端电压与负载的关系增大 2．路端电压与电流的关系(1)公式：U外＝_____________.(2)图象(U－I图象)：如图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______________.E－Ir电动势E电源内阻r 1．闭合电路欧姆定律的表述课堂深度拓展考点一　闭合电路欧姆定律的理解与应用 2．解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路：认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路．(2)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I. (3)各部分的电压、电流：根据串、并联电路的特点或部分电路的欧姆定律求各部分电路的电压和电流．(4)注意适用条件：外电路含有非纯电阻元件时(如电动机，电解槽等)，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算． 【例题1】如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻未知，R1＝8Ω，R2＝1.5Ω，L为规格“3V3W”的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光．不考虑温度对灯泡电阻的影响．试求：(1)灯泡的额定电流和灯丝电阻；(2)电源的内阻；(3)开关S闭合时，灯泡实际消耗的功率． 【变式1】如图所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，下列说法正确的是()A．电压表与电流表的示数都减小B．电压表与电流表的示数都增大C．电压表的示数增大，电流表的示数减小D．电压表的示数减小，电流表的示数增大A 1．电源的输出功率与效率(1)电源的总功率：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：P出＝P总－P内＝EI－I2r，外电路为纯电阻电路时，电源的输出功率为考点二　电源与负载的关系 ④输出功率与外电阻的关系如图所示，由图象可知，对应某一输出功率P0(非最大值)可以有两个不同的外电阻R1和R2，且有r2＝R1·R2. 2．两种U－I图象的比较 电源的输出功率与效率的关系(1)电源的输出功率大，但电源的效率不一定高，当R＝r时，即电源有最大输出功率时，其效率仅为50%，效率并不高．(2)电源的效率高，但电源的输出功率不一定大，例如：当R>r时，R增大时，电源效率增大，电源的输出功率减小．(3)判断可变电阻功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻看成电源的一部分内阻． 【例题2】如图所示，A为电源的U－I图线，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．4W33.3%B．2W33.3%C．4W66.7%D．2W66.7% 思维引导：对图象问题要做到四看，看横、纵坐标轴上的截距，看图线的斜率，看图象的交点，在此基础上进行正确的分析判断．答案C 【变式2】如图甲所示电路中，不计电表内阻影响，改变滑动变阻器滑片位置，图乙为电压表V1，V2示数随电流表A示数变化的两条图线，其中表示V1与A示数变化的图线是__________，由图线可求出电池的内阻r＝__________. 1．分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下五个方面(1)电路稳定时电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉．(2)若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，求出电容器两端的电压，根据Q＝CU计算．考点三　含电容器电路的分析与计算 (3)电路稳定时电容器所在支路上电阻两端无电压，该电阻相当于导线．(4)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．(5)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，反之电容器将放电．通过与电容器串联的电阻的电荷量等于电容器所带电荷量的变化量． 2．含电容器电路问题的分析方法(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)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解． (1)通过电容器这个桥梁可以把电学知识与力学知识有机地结合起来．(2)与电源相连的电容器，其极板间电压不变．(3)与电源断开的电容器其所带电荷量不变．(4)当电容器的两极板间电压变化时，有ΔQ＝CΔU. 【例题3】如图所示，电容器C1＝6μF，C2＝3μF，电阻R1＝6Ω，R2＝3Ω，C、D为两端点，当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB为多少？当S闭合时，电容器C1的电荷量改变了多少？(已知电压U＝18V)思维导引：与电容器串联的电阻两端等电势． 答案18V减少了3.6×10－5C 答案(1)1A(2)1.2×10－4C 1．一太阳能电池板开路电压为80mV，短路电流为40mA．若将该电池板与一阻值为2.0Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是()A．0.010VB．0.020VC．0.030VD．0.040V课末随堂演练D 2．(多选)如图所示为闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则下列说法正确的是()A．电动势E1＝E2，短路电流I1>I2B．电动势E1＝E2，内阻r1>r2C．电动势E1>E2，内阻r1>r2D．当工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大AD 3．如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则()A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大B 解析 4．电路图如图甲所示，图乙中的图线是电路中电源的路端电压随电流变化的关系图象，滑动变阻器R的最大阻值为15Ω，定值电阻R0＝3Ω.(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？ 答案(1)010.9W(2)4.5Ω13.3W