1、第二章 恒定电流第七节 闭合电路的欧姆定律第二章 恒定电流学习目标明目标 知重点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重点 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重点 3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系重点、难点 一、闭合电路的欧姆定律1内、外电路(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路(2)特点：外电路中电流由电源_流向_，沿电流方向电势_；内电路中电流由电源_流向_，沿电流方向电势_正极负极降低负极正极升高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 ERr
2、或 E_或 E_+_(3)适用条件：、适用于外电路为_电路，适用于一切电路正比反比纯电阻IRIrU外U内二、路端电压与负载的关系1路端电压的表达式：U2路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻 R 增大时，电流 I 减小，路端电压_(2)当外电阻 R 减小时，电流 I 增大，路端电压_(3)两个特例：外电路断开时，R，I_，U_，据此特点可测电源电动势外电路短路时，R0，I_，U_，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因EIr增大减小00EEr1判断正误(1)电动势越大，闭合电路的电流越大()(2)电源的内阻越大，闭合电路的电流越小()(3)电源电动势和内阻一定时，外电阻越大，电
3、流越小()(4)电源发生短路时，电流无穷大()2用电压表直接连接电源两端，电压表测的是电源电动势吗？提示：不是因为电源也有内阻，用电压表和电源正、负极相连时，相当于电源与电压表串联，电压表读数是路端电压，小于电源电动势闭合电路的欧姆定律1定律表达式(1)电流形式：I ERr，说明电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比；(2)能量形式：EIRIr 或 EU 外U 内，表明电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和2电源的 UI 图象由 UEIr 可知，UI 图象是一条斜向下的直线，如图所示(1)图象的截距纵轴上的截距表示电源电动势 E.当电流等于零时，即外电路开路，路端电压等于电源电动势横
4、轴上截距为短路电流 I0.当路端电压等于零时，即外电路短路，电路中只有电源内阻，故短路电流 I0Er.(2)直线的斜率由 I0Er得 rEI0，所以直线斜率的绝对值就等于电源内阻，直线斜率的绝对值越大，内阻 r 越大(3)图象的面积图线中某点横、纵坐标的乘积 UI 为电源的输出功率，即图中矩形的“面积”表示电源的输出功率考查维度 1 闭合电路欧姆定律的计算如图所示，电源电动势为 6 V，内阻为 1，R15，R210，滑动变阻器 R3 的阻值变化范围为 010，求电路的总电流的取值范围思路点拨(1)当 R30 时，R2 被短路，此时总电流最大(2)当 R310 时，R2 与 R3 并联再与 R1
5、 串联，此时总电流最小 解析 当 R3 阻值为零时，R2 被短路，外电阻最小，电路的总电流最大 R 外R15，IER外r 651 A1 A.当 R3 阻值为 10 时，外电阻最大，电路的总电流最小 R 并 R3R2R3R25，R外R1R 并10，IER外r6101 A0.55 A.答案 0.551 A考查维度 2 UI 图象的考查(多选)如图所示为某一电源的 UI 图象，由图可知()A电源电动势为 2 VB电源内阻为13 C电源短路时电流为 6 AD电路路端电压为 1 V 时，电路中电流为 5 A思路点拨 在 UI 图象中：纵坐标的截距表示电动势，横坐标的截距表示短路电流，斜率的绝对值表示内阻
6、 AD解析 由闭合电路欧姆定律 UEIr 得知，当 I0 时，UE，由图读出电源的电动势 E2 V，故 A 正确电源的内阻等于图线斜率的绝对值，为 rUI 20.860.2，故 B 错误电源短路时 R0，电流 I 短Er 20.2 A10 A，故C错误当路端电压 U1 V时，由EUIr可得，IEUr210.2A5 A，故 D 正确 考查维度 3 闭合电路的动态分析如图所示电路，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()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
7、数增大A思路探究(1)滑动变阻器的滑动端向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻减小，总电阻减小(2)分析思路是先局部后整体再局部 解析 由变阻器 R0的滑动端向下滑可知 R0连入电路的有效电阻减小，则 R 总减小，由 IER总r可知 I 增大，由 U 内Ir可知 U 内增大，由 EU 内U 外可知 U 外减小，故电压表示数减小由 U1IR1 可知 U1 增大，由 U 外U1U2 可知 U2 减小，由 I2U2R2可知电流表示数减小，故选 A.闭合电路动态分析的方法(1)解决闭合电路动态变化问题，应按照局部整体局部的程序进行分析(2)基本思路：电路结构的变化R 的变化R总的变化I总的变化U 内的变
8、化U 外的变化固定支路 并联分流I串联分压U变化支路 对于固定不变的部分，一般按照欧姆定律直接判断 对于变化的部分，一般应根据分压或分流间接判断 涉及变阻器滑动引起的电路变化问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论 无论串联还是并联电路，某个电阻变大总电阻变大若某个电阻变小，则总电阻变小 1.(多选)如图所示为两个闭合电路中两个电源的 UI 图象，下列说法中正确的是()A电动势 E1E2，内阻 r1r2C电动势 E1E2，发生短路时的电流I1I2D当两电源的工作电流变化相同时，电源 2 的路端电压变化较大ACD 解析：电源的电动势和内阻的测定可以通过 UI 图线来完成，由图线可知，E1E
9、2，两电源的短路电流 I1I2(图线的横截距)，故内阻 rEI，r1U1，选项 D 正确 2.如图所示，L1、L2、L3 三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头 P 向下滑动时，三只电灯亮度的变化是()AL1、L2、L3 都变亮BL1、L2 变亮，L3 变暗CL1、L3 变亮，L2 变暗DL1 变亮，L2、L3 变暗B解析：滑动变阻器的触头 P 向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值 R 减小，所以电路总电阻值 R 总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流(I总ER总r)变大，通过 L1 的电流增大，L1 两端的电压 UL1 增大，故 L1 变亮；由于 I 总变大，所以内阻上的电压(U 内I 总r)变
10、大，所以 L3 两端的电压(UL3EUL1U 内)变小，通过 L3 的电流 IL3 变小，所以 L3 变暗；由于I 总变大，IL3 变小，所以通过 L2 的电流(IL2I 总IL3)一定增大，L2 变亮，选 B.3.如图所示的电路中，当 S 闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为 1.6 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解析：当 S 闭合时，R1、R2 并联接入电路，由闭合电路欧姆定律 EUIr 得：E1.6 V0.4r；当 S 断开时，由 EUIr 得 E(1.60.1)V(0.40.1)r 解得：E2 V，r1
11、.答案：2 V 1 闭合电路的功率和效率1电源的总功率 P 总EI；电源内耗功率 P 内U 内II2r；电源输出功率 P 出U 外I.2.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P出I2RERr2RE2（Rr）2R4r，当 Rr 时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为 PE24r.电源输出功率随外电阻的变化曲线如图所示3电源的效率：指电源的输出功率与电源的总功率之比，即P出P总IUIEUE.对于纯电阻电路，电源的效率 I2RI2（Rr）RRr11rR，所以当 R 增大时，效率 提高当 Rr(电源有最大输出功率)时，效率仅为 50%，效率并不高电路图如图甲所示，图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流
12、变化的关系图象，滑动变阻器的最大阻值为 15，定值电阻 R03.(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？思路点拨(1)由 UI 图象判断 E 和 r 的大小(2)电流越大，R0 消耗的功率越大(3)R 越接近 R0r，电源的输出功率越大 解析(1)由题图乙知电源的电动势和内阻为：E20 V，r20527.5 由题图甲分析知道，当 R0 时，R0 消耗的功率最大，最大值为 PmaxER0r2R02037.523 W10.9 W.(2)当 rRR0，即 R4.5 时，电源的输出功率最大，最大值为 PmaxER0Rr2(R
13、0R)2034.57.52(34.5)W13.3 W.答案(1)0 10.9 W(2)4.5 13.3 W(1)电源输出功率越大，效率不一定越高，如电源输出功率最大时，效率只有 50%.(2)判断定值电阻功率变化时，先判断 R 总如何变化，进而判断流过定值电阻的电流的变化，再由 PI2R 判断即可(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如，可认为电源内阻为 rR0，当 R 越接近 rR0 时，R 消耗功率越大 4.如图所示，直线 A 为电源的 UI图线，直线 B 为电阻 R 的 UI 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()A4
14、W，33.3%B2 W，33.3%C4 W，66.7%D2 W，66.7%C解析：从题图中可知 E3 V，图线 A 和图线 B 的交点是电源和电阻 R 构成闭合电路的工作点，因此 P 出UI4 W，P总EI6 W电源的效率 UE66.7%.5(2016合肥质检)如图甲所示的电路中，R1、R2 均为定值电阻，且 R1100，R2 阻值未知，R3 为一滑动变阻器当其滑片 P 从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中 A、B 两点是滑片 P 在变阻器的两个不同端点得到的求：(1)电源的电动势和内阻；(2)定值电阻 R2 的阻值；(3)滑动变阻器的最大阻值解析：(
15、1)题图乙中 AB 延长线交纵轴于 20 V 处，交横轴于1.0 A 处，所以电源的电动势为 E20 V，内阻 rEI短20.(2)当 P 滑到 R3 的右端时，电路参数对应图乙中的 B 点，即U24 V、I20.8 A，得 R2U2I2 5.(3)当 P 滑到 R3 的左端时，由图乙知此时 U 外16 V，I 总0.2 A，所以 R 外U外I总 80，因为 R 外 R1R3R1R3R2，所以滑动变阻器的最大阻值为 R3300.答案：(1)20 V 20 (2)5 (3)300 含电容器电路的分析和计算在直流电路中，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
16、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，在电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它简化后若要求电容器所带电荷量时，可接在相应的位置上分析和计算含有电容器的直流电路时，需注意以下几点1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，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压2当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等3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(多选)(2016 东北师大附中高二检测)电源和一个水平放
17、置的平行板电容器、三个电阻组成如图所示的电路，当开关 S 闭合后，电容器中有一个带电液滴正好处于静止状态现将开关 S 断开，则以下判断正确的是()A液滴仍保持静止状态B液滴将向上运动C电容器上的带电量将减为零D电容器上的带电量将增大BD思路点拨 分析开关 S 断开前后电容器两极板间电压及电场强度的变化情况 解析 开关闭合时，电容器两板间的电压等于电阻 R2 两端的电压，小于电源的电动势当开关断开时，电路稳定时，电路中没有电流，电容器板间电压等于电源的电动势，则知电容器板间电压增大，板间场强增大，液滴所受电场力增大，则液滴将向上运动由于电容器的电压增大，由公式 QCU可知，电容器上的带电量将增大
18、故选 BD.分析含容电路时，先把含容支路换成一只理想电压表，电压表的示数即为电容器极板间电压，电压表正接线柱连接电容器正极板，负接线柱连接负极板，再进行有关分析 6.(多选)(2016济南外国语学校高二月考)如图所示，R1、R2、R3、R4 均为可变电阻，C1、C2 均为电容器，电源的电动势为 E，内阻 r0.若改变四个电阻中的一个阻值，则()A减小 R1，C1、C2 所带的电荷量都增加B增大 R2，C1、C2 所带的电荷量都增加C增大 R3，C1、C2 所带的电荷量都增加D减小 R4，C1、C2 所带的电荷量都增加BD 解析：减小 R1，C1 两端电压不变，C2 两端电压不变，C1、C2 所
19、带的电荷量都不变，选项 A 错误；增大 R2，C1、C2 两端电压都增大，C1、C2 所带的电荷量都增加，选项 B 正确；增大 R3，C1 两端电压减小，C2 两端电压增大，C1 所带的电荷量减小，C2 所带的电荷量增加，选项 C 错误；减小 R4，C1、C2 两端电压都增大，C1、C2 所带的电荷量都增加，选项D 正确7.如图所示，电路中 E10 V，R14，R26，C30 F.电池内阻可忽略(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，求这以后通过 R1 的总电量解析：(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通过 R1 的电流 IER1R2 1046 A1 A.(2)S 断开前，C 两端电压 U1IR26 V C 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 QQ2Q11.2104C.答案：(1)1 A(2)1.2104 C本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
