1、第31讲 闭合电路的欧姆定律 第31讲 闭合电路的欧姆定律 编读互动 第31讲 编读互动 1本讲的重点是闭合电路欧姆定律的应用和计算，闭合电路的动态分析是其典型应用电源的总功率、输出功率也是本讲要处理的问题2本讲引入电动势的概念，要求学生能够对闭合电路进行动态分析，会画电源的 UI 图象并能应用图象进行有关的计算，会解决电源的输出功率和效率的有关问题(1)通过例 1 和变式题理解电动势的概念(2)通过例 2 和变式题复习闭合电路的动态分析，总结某部分的电阻变化引起相关支路电压、电流变化的规律(3)通过例 3 和变式题复习电源和电阻的 IU 图象及有关的计算问题(4)通过例 4 复习电源输出功率
2、最大值的条件及电源效率的计算考点整合 第31讲 考点整合 一、电源1.电动势(1)物理意义：电动势是反映电源通过_力做功把其他形式的能转化为_本领的物理量(2)定义：电源在移动电荷过程中，非静电力对电荷做的功 W 与移动电荷的_的比值(3)定义式：E_.非静电电能电量 qWq第31讲 考点整合(4)大小：电动势在数值上等于在电源内部非静电力把_正电荷从负极移送到正极所做的功；电动势大小等于电路开路时电源两极间的_；电动势大小等于电源对外供电时内、外电路_之和2.内电阻：电源内部也是由导体组成的，电源内部的电阻叫电源的_1C电压电压内电阻第31讲 考点整合 二、闭合电路欧姆定律1.内容：闭合电路
3、中的电流跟电源的电动势成_比，跟内、外电路中的电阻之和成_比2.表达式：I_，只适用于纯电阻电路3.其他表达形式(1)电势降落表达式：E_或 EU 外Ir；(2)能量表达式：EI_I2r.4.路端电压、电路中的电流与负载的关系对于外电阻是纯电阻的情况，外电阻增大，路端电压_，电路中的总电流_正反ERrU 外U 内 UI增大减小第31讲 考点整合 三、电源的功率1.电源的总功率：P 总_.2.电源的输出功率：P 出_，式中 U 为路端电压3.电源内阻 r 上的发热功率(内电路消耗的电功率)：P 内_.它们之间的关系：P 总P 出 P 内4.电源的效率：P出P总100%UE100%.当负载是纯电阻
4、 R 时，电源的效率 RRr，即电源的效率随外电阻 R 的增大而增大EIUII2r要点探究 探究点一 对电动势概念的理解第31讲 要点探究 电动势与电势差的比较物理量电势差 U电动势 E物理意义 描述静电力做功把电能转化为其他形式能本领大小的物理量 描述非静电力做功把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量定义式 UWq，W 为静电力做的功 EWq，W 为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差第31讲 要点探究 例 1 下列关于电源电动势的说法，不正确的是()A.电源的电动势等于内、外电路电势降落之和B.电源的电动势等于外电路断开时的路端电压C.在电源
5、内，非静电力做功越多，电源把其他形式的能转化为电能也越多，电动势也越大D.电源的电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领 第31讲 要点探究 例 1 C 解析 根据闭合电路的欧姆定律可知，选项A、B 正确；电源的电动势是固定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，与非静电力做功无关，选项 C错误，选项 D 正确 第31讲 要点探究 点评 电源的电动势描述电源转化能量的本领，数值上等于电源内部非静电力移动单位电荷所做的功第31讲 要点探究 下列关于电源电动势的说法中正确的是()A.电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置B.在电源内部，正电荷从高电势处向低电势处移动C.电源
6、电动势反映了电源内部非静电力做功的本领D.把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将变化 第31讲 要点探究 变式题 C 解析 在电源内部存在由正极指向负极的电场，正电荷受静电力的阻碍不能向正极移动，正是电源内部的化学作用或电磁作用提供非静电力才使正电荷从低电势的负极向高电势的正极移动，通过非静电力做功，实现了其他形式的能向电能的转化这种把其他形式的能转化为电能的本领的大小，用电动势描述，电动势是由电源内的非静电力决定，与外电路无关，选项 A、B、D 错误，选项 C 正确 探究点二 闭合电路的动态分析第31讲 要点探究 闭合电路动态分析的方法1.程序法：“局部整体局部”(1)由部分电阻变化推
7、知外电阻的变化；(2)由闭合电路欧姆定律 IERr判断总电流的变化；(3)根据 UEIr 判断路端电压的变化；(4)由欧姆定律及串并联电路的特点判断各部分电路的电压、电流变化情况第31讲 要点探究 以上分析可表示为：R 局增大(减小)R 总增大(减小)I 总减小(增大)U 端增大(减小)I 局和 U 局2直观法：即直接应用“部分电路中 R、I、U 的关系”中的两个结论(1)任一电阻 R 阻值增大，必引起该电阻中电流 I 的减小和该电阻两端电压 U 的增大；第31讲 要点探究(2)任一电阻 R 阻值增大，必将引起与其并联的支路中电流 I 并的增大和与其串联的各电路电压 U 串的减小3.极限法：即
8、因变阻器的滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论4.特殊值法：对于某些问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论.第31讲 要点探究 例 2 如图 311 所示，电动势为 E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关 S1，三个灯泡都能正常工作如果再合上 S2，则下列表述正确的是()A.电源输出功率减小BL1 上消耗的功率增大C.通过 R1 上的电流增大 D通过 R3 上的电流增大图 311第31讲 要点探究 例 2 C 解析 在合上 S2 之前，三灯泡都能正常工作，合上 S2 之后，电路中的总电阻 R 总减小，则 I 总增大，即流过 R1 的电流增大，由
9、于不计内阻，电源的输出功率 P 出EI 总，可见电源的输出功率增大，A 错误；R1 两端的电压增大，则并联部分的电压减小，I3 减小，I2 减小，I1 减小，可见 C 正确，B、D 错误第31讲 要点探究 点评 对于电路的动态分析，遵循从部分到整体再到部分的原则首先分析引起电阻变化的部分电路，若该部分电路的电阻变大，则总电阻变大；若该部分电路的电阻变小，则总电阻变小然后根据闭合电路欧姆定律得出电源的路端电压和电路中的总电流的变化情况，再结合欧姆定律和串并联电路的特点分析部分电路的电压、电流和功率等的变化情况本题中开关的闭合引起外电路变化，开关闭合，说明并联电路电阻变小，从而使整个外电阻变小变式
10、题是滑动变阻器的电阻变化引起电路变化的问题第31讲 要点探究 2010海淀模拟 在如图 312 所示的电路中，E 为电源，其内阻为 r，L 为小灯泡(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R3 为光敏电阻，其阻值大小随所受照射光强度的增大而减小，V 为理想电压表若将照射 R3的光的强度减弱，则()A.电压表的示数变大 B小灯泡消耗的功率变小C.通过 R2 的电流变小 D电源两极间的电压变小图 312 第31讲 要点探究 变式题 B 解析 根据题意知，照射 R3 的光的强度减弱，则 R3 的阻值变大，R3 与灯泡串联，由此导致并联电路的阻值变大，闭合电路的总电阻增大，干路电流变小，故电压
11、表示数变小，A错误；干路电流变小，则 R1 与 r 上分得的电压变小，并联电路两端的电压变大，故 R2 支路的电流变大，所以流经小灯泡的电流变小，所以小灯泡的功率变小，B 正确，C 错误；电源两极间的电压即为路端电压，由于 r 分得的电压变小，故路端电压增大，D错误本题属于中等难度题 探究点三 UI图象的应用第31讲 要点探究 定值电阻的 UI 图象与电源的 UI 图象的比较定值电阻电源UI 图象物理意义 表示电阻两端的电压与通过导体的电流之间的变化关系，描述了导体的性质 表示电源的路端电压与电源中电流之间的变化关系，描述了电源的性质第31讲 要点探究 定值电阻电源截距、斜率 斜率表示电阻的阻
12、值 在 U 上截距等于电源的电动势，斜率的绝对值等于电源的内阻坐标值的乘积UI 表示电阻消耗的电功率 表示电源的输出功率第31讲 要点探究 例 3 2010宁夏卷 电源的效率 定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图 313 所示，图中 U 为路端电压，I 为干路电流，a、b 为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为 a、b.由图可知 a、b的值分别为()图 313A.34、14B.13、23C.12、12 D.23、13第31讲 要点探究 例 3 D 解析 本题考查电学部分的知识，中档题图中的纵轴截距表示电动势a 点路端电压为电源电动势的
13、23，此时电源的效率表示为 a23EIEI 23，b 点路端电压为电源电动势的13，同理可得 b13，D 对第31讲 要点探究 点评 从电源的 UI 图象可以求出电源的电动势和内阻，虽然不知 U、I 的坐标值，可以假设每个的坐标值，然后进行分析求解第31讲 要点探究 2010长沙模拟 如图 314 所示，a、b 分别表示一个电池组和一只电阻的伏安特性曲线则以下说法正确的是()图 314A.电池组的内阻是 1 B.电阻的阻值为 0.33 C.将该电阻接在该电池组两端，电池组的输出功率将是 4 WD.改变外电阻的阻值时，该电池组的最大输出功率为 4 W第31讲 要点探究 变式题 D 解析 从 IU
14、 曲线可以求出电池组的电动势为：E4 V，电池组的内阻为：rUI 4004 1，选项 A 错误；电阻的阻值为：RUI 3010 3，选项 B 错误；电池组的输出功率为：PUI31 W3 W，选项 C 错误；电池组的最大输出功率为：PmE24r 4241 W4 W，选项 D 正确 探究点四 闭合电路的功率分析第31讲 要点探究 电源的输出功率与外电阻的关系(外电路为纯电阻)电源的输出功率：P 出UI RE2Rr2E2Rr2R4r讨论：1.当 Rr 时，电源的输出功率最大，最大功率为 PmE24r；2.当 Rr 时，输出功率随 R 的增大而增大；3.当 Rr 时，输出功率随 R 的增大而减小.第3
15、1讲 要点探究 例 4 如图 315 所示，电路中电池的电动势 E5 V，内电阻 r10，定值电阻 R90，R0 是可变电阻，在 R0 从零增加到 400的过程中，求：(1)可变电阻 R0 上消耗的热功率最大的条件和最大热功率；(2)电池的内电阻 r 和固定电阻 R 上消耗的最小热功率之和图 315第31讲 要点探究 例 4(1)100 116 W(2)0.01 W 第31讲 要点探究 解析 可变电阻 R0 上消耗的热功率：P0I2R0ER0Rr2R0E2R0Rr2R02Rr当 R0Rr2R0即 R0100 时，P0 最大，其最大值：Pmax 25400 W 116 W.(2)当电流最小时，电阻 r 和 R 消耗的热功率最小，此时 R0为 400，内阻 r 和固定电阻 R 上消耗的最小热功率之和为 PminER0Rr2(Rr)0.01 W.第31讲 要点探究 点评 电阻 R0 的阻值可以变化，而电阻 R 和内阻 r 的阻值不变，求解电阻 R0 消耗的功率时，可以把电阻 R 看作电源的一部分，使电源的等效内阻为 Rr，电阻 R0 消耗的功率等于电源的输出功率，电阻 R0 消耗的功率最大，即是等效电源的输出功率最大要使电阻 R 和内阻 r 消耗的功率之和最小，必须使电路中的电流最小，电路中的总电阻应最大，即电阻 R0 的阻值最大