1、闭合电路的欧姆定律 学习目标1.理解闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和(重点) 2.理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题(难点) 3.掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压4.熟练应用闭合电路的欧姆定律解决有关的电路问题(难点)闭合电路欧姆定律先填空1闭合电路的组成及电流流向2闭合电路中的能量转化如图271所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EItI2RtI2rt.图2713闭合电路欧姆定律再思考手电筒
2、中的电池用久了，虽然电动势没减小多少，但小灯泡却不怎么亮了，为什么？【提示】电池用久了电动势不变但内阻增大，根据I电流减小，小灯泡功率减小变暗后判断(1)电源电动势越大，电流一定越大()(2)当外电路断路时，电源两端的电压在数值上等于电动势()(3)在闭合电路中，电源的电动势等于内、外电路上电压之和，所以电动势实质上就是电压()路端电压与负载(外电阻)的关系先填空1路端电压与电流的关系图272(1)公式：UEIr.(2)图象(UI图象)，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻2路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R增大时，电流I减小，外电压U增大，当R增大到无限大(断
3、路)时，I0，UE，即断路时的路端电压等于电源电动势(2)外电阻R减小时，电流I增大，路端电压U减小，当R减小到零时，I，U0.再思考假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？【提示】不等于因为发电机内部有电阻，有电势降落发电机内部电压与电灯两端电压之和才等于电动势后判断(1)外电路的电阻越大，路端电压就越大()(2)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大()(3)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零()预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3问题4学生分组探究一对闭合电路欧姆定律的进一步理解(深化理解)第1步探究分层设问，破解
4、疑难1用电压表测量闭合电路电源两端电压，电压表示数等于电源电动势吗？2在含有电动机的电路中能直接用I求电流吗？第2步结论自我总结，素能培养闭合电路欧姆定律各种表达式的意义及适用条件表达式物理意义适用条件I电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比纯电阻电路EI(Rr)EU外IrEU外U内 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式普遍适用EItI2RtI2rt WW外W内 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和式适用于纯电阻电路，式普遍适用第3步例证典例印证，思维深化如图273所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6
5、V和0.4 A当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内阻图273【思路点拨】解答该题可根据EUIr，结合题设条件，列方程组求解【解析】当S闭合时，R1、R2并联接入电路，当S断开时，只有R1接入电路，此时路端电压增大、干路电流减小当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：UEIr，即1.6E0.4 r当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：UEIr，即1.60.1E(0.40.1)r由得：E2 V，r1 【答案】2 V1 闭合电路问题的求解方法(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流(2)
6、求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出；也可以利用各支路的电流之和来求(3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流第4步巧练精选习题，落实强化1下列说法中，错误的是()A电源短路时，电源的内电压等于电动势B电源短路时，路端电压为零C电源开路时，路端电压最大D电源的负载增加时，路端电压也增大【解析】电源的负载增加，是并入的用电器增多，并入的用电器越多外电阻越小，路端电压越小，故D说法错误【答案】D2某电路当外电路断开时，路端电压为3 V，接上8 的负载电阻后其路端电压降为2.4 V，则可以判定该电
7、路中电源的电动势E和内电阻r分别为()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1 【解析】当外电路断开时，电动势和路端电压相等，故E3 V，根据I，UEIrEr得r2 ，故选B.【答案】B学生分组探究二闭合电路的功率和效率(深化理解)第1步探究分层设问，破解疑难1外电路的电阻越大，电源的输出功率越大吗？2电源的输出功率越大，电源的效率越高吗？第2步结论自我总结，素能培养1各部分功率关系分析由EItI2RtI2rt知EII2RI2r2电源的输出功率当外电路为纯电阻电路时讨论如下：(1)电源的输出功率P出I2RR由此可知当Rr时，电源有最大输出功率P出max.(
8、2)P出与外电阻R的函数关系图象，如图274所示图274(3)电源的效率，可见，外电阻R越大，电源的效率越高第3步例证典例印证，思维深化如图275所示，电路中电池的电动势E5 V，内电阻r10 ，固定电阻R90 ，R0是可变电阻，在R0从零增加到400 的过程中，求：图275(1)可变电阻R0上消耗功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的电阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和；(3)R0调到多少时R上消耗的功率最大，最大功率是多少？【思路点拨】(1)当R0Rr时，R0消耗功率最大(2)对于固定电阻，由PI2R可知，电流最大时功率最大，电流最小时功率最小【解析】(1)可变电阻R0上消耗的热功率
9、：P0I2R0R0100 0时，P0最大，其最大值：P大 W W.(2)当电流最小时，电阻r和R消耗的热功率最小，此时R0应调到最大400 ，内阻r和固定电阻R上消耗的最小热功率之和为P小()2(Rr)0.01 W.(3)R00时，电路中的总电阻最小，因此电路中的电流最大，此时R上有最大功率即PR()2R90 W0.225 W.【答案】(1)100 W(2)0.01 W(3)00.225 W闭合电路中功率分析方法当内、外电路电阻相等时，电源有最大输出功率，这个条件适用求变阻器上消耗的最大功率，不适用于求定值电阻上消耗功率的最大值因为R0是可变电阻，不能当作电源内阻当R0的阻值等于零时电路中会出
10、现最大电流，而此时却是R的最大功率的条件第4步巧练精选习题，落实强化3(多选)直流电路如图276所示，在滑动变阻器的滑片P向右移动时，电源的()A总功率一定增大B效率一定增大C内部损耗功率一定减小D输出功率一定先增大后减小图276【解析】滑片P向右移动时，外电阻R外增大，由闭合电路欧姆定律I知，I减小，由P总EI可得P总减小，故选项A错误；根据知，选项B正确；由P损I2r知，选项C正确；由P出R外图象，因不知R外的初始值与r关系，所以无法判断P出的变化情况，选项D错误【答案】BC4(多选)将一标有“6 V,3 W”的小灯泡L1接到某电池组上(电源内阻不能忽略)，小灯泡恰好正常发光，若改将“6
11、V,4 W”的灯泡L2接到该电池组上，则该灯的实际功率可能是(不考虑温度对灯丝电阻的影响)A1.5 WB2.5 WC3.5 W D4.5 W【解析】当改接L2时，RL2RL1(由灯泡额定值可求得)，灯泡的实际消耗功率(即电池组的输出功率)变化有两个极端情况：当将电池组内阻视为r0时，电源可看作稳压电源，因RL2RL1，L2具有最大功率Pmax4 W当电源内阻rR外，则可看作恒流电源，因RL2RL1，故L2具有最小功率PminI2RL2()2RL22.25 W.故选项B、C正确电路的结构千变万化，涉及电路的估算方法及结果也各不相同如能用相关类型的规律去思考，则会事半功倍【答案】BC学生分组探究三
12、闭合电路的动态分析(拓展延伸)第1步探究分层设问，破解疑难在闭合电路中，外电路的电阻逐渐变化时，会引起电路哪些物理量的变化？第2步结论自我总结，素能培养1闭合电路动态分析的思路闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化，分析这类问题的基本思路是：2闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法：基本思路是“部分整体部分”，即： (2)结论法“串反并同”“串反”是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大“并同”是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电
13、阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论第3步例证典例印证，思维深化如图277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()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，电流表的示数增大图277【解析】当R0滑动端向下滑动时，R0减小，则电路中总电阻减小，由I知，总电流
14、增大，由UEIr知，路端电压减小，故电压表示数减小由于R1两端电压增大，R2两端电压减小，故电流表示数减小，故A正确【答案】A动态电路分析的基本步骤(1)明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压(2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化(3)根据闭合电路的欧姆定律I判断电路中总电流如何变化(4)根据U内Ir，判断电源的内电压如何变化(5)根据U外EIr，判断电源的外电压(路端电压)如何变化(6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化第4步巧练精选习题，落实强化5如图278所示电池电动势为E，内阻为r.当可变电阻
15、的滑片P向b点移动时，电压表的读数U1与电压表的读数U2的变化情况是()AU1变大，U2变小BU1变大，U2变大CU1变小，U2变小DU1变小，U2变大图278【解析】滑片P向b移动时，总电阻变大，干路中I变小由于路端电压UEIr，U增大，即V1表示数U1变大由于V2表示数U2IR，U2减小，所以A正确【答案】A图2796如图279所示的电路中，电源的电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰能正常发光，如果变阻器的滑片向b端滑动，则()A电灯L更亮，电流表的示数减小B定值电阻R2消耗的功率增大C电灯L变暗，电源的总功率减小D电灯L变暗，电流表的示数增大【解析】滑片向b端滑动，R1变大，电路中总电阻
16、变大，路端电压变大，根据I知I减小，电流表示数减小，根据EU外Ir，U外变大，灯泡两端电压变大，故电灯L更亮再根据P2IR2，I总减小，IL变大，故I2变小，R2功率变小，故B、C、D错误，A正确【答案】A含电容器电路的分析与计算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，在电容器处的电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉(2)若要求解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QCU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
17、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量等于电容器带电量的变化量如图2710所示，E10 V，R14 ，R26 ，C30 F.电池内阻可忽略图2710(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流(2)然后将开关S断开，求此后流过R1的总电量【思路点拨】(1)S闭合，R1、R2串联，电容器两端电压为R2两端电压(2)S断开，电容器两端电压为电源电压【解析】(1)电路稳定后，电容器所在的支路上无电流通过，因此R1与R2串联，C两端的电压即为R2两端的电压由欧姆定律得
18、，通过R1的电流：I1 A.(2)闭合开关S稳定后，C两端电压：U1IR26 VC所带电量Q1CU1301066 C1.8104 C开关S断开稳定后，总电流为零，电容器两端电压为E，所带电量Q2CE3010610 C3104 C通过R1的电量即为电容器增加的电量，QQ2Q11.2104 C.【答案】(1)1 A(2)1.2104 C先看名师指津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再演练应用如图2711所示的电路中，电源的电动势为E，内阻忽略不计，R1、R2、R3、R4均为定值电阻，C是电容器，开关S是断开的，现将开关S闭合，则在闭合S后的较长时间内，通过R4的电荷量是多少？图2711【解析】S断开时，电源与R1、R2串联，R3、R4和电容器串联后与R2并联，由于电容器可看做断路，故R3、R4上电压为零，电容器上的电压等于R2的电压，且上极板电势高，带正电Q1S闭合时，R1、R2串联后与R3并联，R4和电容器串联后并联在R1两端，电容器上的电压等于R1两端的电压，且上极板电势低，带负电Q2闭合S后的较长时间内，通过R4的电荷量为QQ1Q2CE.【答案】CE
