1、7 闭合电路的欧姆定律1.通过闭合电路欧姆定律的理论推导过程，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用，理解内、外电路的能量转化。2.理解内、外电路的电势降落，理解闭合电路的欧姆定律。3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系，并能进行相关的电路分析和计算。重点：1.能理论推导闭合电路欧姆定律，并会应用闭合电路欧姆定律分析、计算有关电路问题。2.理解路端电压与负载的关系。难点：1.内电路的电阻、电势降落的理解。2.分析路端电压随负载变化的关系。一、闭合电路的欧姆定律1.闭合电路的组成(1)外电路：_的电路，在外电路中，沿电流方向电势_。(2)内电路：_的电路，在内电路中，沿电流方向电势_
2、。2.闭合电路中的能量转化根据能量守恒定律，_等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。电源外部降低电源内部升高非静电力做功3.闭合电路欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的_成正比，跟内、外电路的_之和成反比。(2)公式：I=_。(3)适用范围：_电路。(4)常用的变形公式及适用范围公式：E=_或U=_。适用范围：任何闭合电路。电动势电阻纯电阻U外+U内E-Ir二、路端电压与负载的关系(1)外电阻R增大电流I_ 路端电压U_外电阻R增大到无限大(断路)电流I=_ 路端电压U=_(2)外电阻R减小电流I_ 路端电压U_外电阻R=0(短路)电流路端电压U=_减小增大0E增大减小0【判一判】
3、(1)闭合电路中，沿电流方向电势降低。()(2)公式E=I(R+r)适用于任何电路。()(3)在闭合电路中，电源短路时，放电电流为无限大。()(4)在闭合电路中，路端电压随外电阻的增大而增大。()提示：(1)在外电路中，沿电流方向电势降低，在内电路中，沿电流方向电势升高，故(1)错；(2)公式E=I(R+r)只适用于外电路为纯电阻电路的闭合电路，故(2)错；(3)电源短路时，由于电源内阻较小，所以放电电流很大，但不是无限大，故(3)错；(4)根据和U=E-Ir知，路端电压随外电阻的增大而增大，故(4)对。闭合电路的欧姆定律1.探究闭合电路中电势的变化(1)在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？
4、为什么？提示：沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动。(2)在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？提示：沿电流方向电势升高。因为电源内部，非静电力将正电荷从电势低处移到电势高处。2.探究闭合电路欧姆定律(1)结合下图，根据能量转化与守恒定律推导纯电阻电路的闭合电路欧姆定律。提示：根据能量守恒定律，W=Q外+Q内,即EIt=I2Rt+I2rt,则有E=IR+Ir或者EIt内能I2RtI2rt(2)电源的电动势和内外电路上的电压关系是怎样的？试推导此关系。提示：根据欧姆定律，外电路两端的电势降落U外=IR，习惯上称为路端电
5、压，内电路的电势降落U内=Ir，习惯上称为内电压，代入E=IR+Ir，得E=U外+U内，此式表明，电源的电动势等于内外电路电势降落之和。【知识点拨】闭合电路欧姆定律三个表达式的适用条件(1)E=IR+Ir或者的适用条件：外电路是纯电阻电路。(2)E=U外+U内或U=E-Ir对任何闭合电路都成立。【规律方法】闭合电路中的电功率和电源的效率(1)电源的总功率：P=EI=(U+U)I若外电路是纯电阻电路，还有P=I2(R+r)=(2)电源内部消耗的功率：P内=I2r=UI=(3)电源的输出功率：P出=P总-P内=EI-I2r=UI若外电路为纯电阻电路，还有P出=I2R。(4)电源的效率：(最后一个等
6、号只适用于纯电阻电路)电源的输出功率 当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为【探究归纳】闭合电路的欧姆定律1.在外电路中，沿电流方向电势降低。在内电路中，沿电流方向电势升高。2.三个表达式(1)E=IR+Ir。(2)(3)E=U外+U内。【典例1】(2012西安高二检测)如图所示，电阻R112，R28，当开关S断开时，电流表A的示数为0.5 A；当S闭合时，A的示数为0.75 A。试求：(1)电源的电动势和内电阻分别是多少?(2)S闭合时，电源的效率是多大？【思路点拨】解答本题应把握以下两点：(1)根据闭合电路欧姆定律列式求解。(2)利用电源效率的计算式求解。【解析】(1)当S断开时，由闭合
7、电路欧姆定律有：E=0.5(R1+R2+r)当S闭合时，R2 被短路，同理有：E=0.75(R1+r)联立并代入已知数据解得：E=12 V，r=4(2)S闭合时，电源的效率为：答案：(1)12 V 4 (2)75%路端电压与负载的关系1.探究讨论下列情况中路端电压与外电阻的关系。(1)就某个电源来说，电动势E和内阻r是一定的，当外电阻R增大时，路端电压如何变化？当外电阻R减小时，路端电压又如何变化？【思路分析】本探究问题可按如下思路分析：外电阻变化电流变化内电压变化路端电压变化提示：当外电阻R增大时，根据可知电流I减小，内电压U内=Ir减小，由U=E-Ir知，路端电压增大。同理当外电阻R减小时
8、，路端电压减小。(2)特殊地，当外电阻减小到零，即外电路短路时，路端电压、电路中的电流有何特点？当外电阻增大到无穷大，即外电路断路时，路端电压又有何特点？提示：外电路短路时，R=0，U外=IR=0，此时E=Ir，则(短路电流)。由于r较小，故短路电流很大，容易烧毁电源。外电路断路时，R=，根据可知电流I=0，则U内=Ir=0，所以U=E。2.如图，以电路的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的U-I图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？提示：图线与纵轴的交点表示电源的电
9、动势；图线与横轴的交点表示短路电流；图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即【规律方法】动态电路的分析方法程序法基本思路是“局部整体局部”。分析步骤详解如下：(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化。(2)根据局部电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化。(3)根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化。(4)由U内=I总r，确定电源的内电压如何变化。(5)由U外=E-U内，确定电源的外电压如何变化。(6)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。(7)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。【探究归纳】路端电压与负载的关系1.路端电压随着外电阻的增大而
10、增大，随着外电阻的减小而减小，但不呈线性变化。2.路端电压与电流的关系式为U=E-Ir，其U-I图线是一条倾斜的直线。【典例2】(2011北京高考)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，电流表的示数增大【思路点拨】解答本题时可按以下思路分析：局部电阻变化总电阻变化干路电流变化内压降变化路端电压变化各支路电压、电流变化【解析】选A。在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中，滑动变阻器R0的电阻减小，电路总电阻减小，干路电流增大，内压降
11、增加，路端电压减小，电压表的示数减小，同时，定值电阻R1上的电压也增加，使得定值电阻R2两端电压降低，导致电流表的示数减小，所以A正确。【规律方法】动态电路分析的方法：极限法和口诀法(1)极限法：因变阻器的滑片滑动而引起的电路变化问题，可以将变阻器的滑片分别移动到两个极端去讨论，此时要注意是否出现极值情况，即变化是否为单调变化。(2)口诀法：由该类型的题目可以总结出“并同串反”的 实 用技巧。所谓“并 同”指，当某一个电阻变大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率随之增大；反之亦然。所谓“串 反”指，当某一个电阻变大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率反而减小
12、；反之亦然。【温馨提示】闭合电路欧姆定律是本章的重点，它是理解电学实验测电源的电动势和内阻的基础，同时，它涉及串并联电路问题，电压、电流、功率的计算问题，综合性强。【典例】如图所示的电路中，电池的电动势E=9.0 V，内电阻r=2.0，固定电阻R1=1.0，R2为可变电阻，其阻值在010 范围内调节，问：(1)取R2=_时，R1消耗的电功率最大；(2)取R2=_时，R2消耗的电功率最大，此时电源的效率为_。考查内容闭合电路中的功率【思路点拨】解答本题需要把握以下三点：(1)闭合电路欧姆定律的内容及表达式。(2)闭合电路中各种功率及电源效率的公式。(3)输出功率达到最大值的条件。【解析】R1是定值电阻，R1消耗的功率当R2=0时，R1消耗的电功率最大。将R1等效为内阻的一部分，则总内阻为R1+r=3.0。当R2=3.0 时，R2消耗的功率最大，此时电路中的电流电源的总功率P总=EI=9.01.5 W=13.5 W，电源的输出功率P出=I2(R1+R2)=1.52(1.0+3.0)W=9 W，电源的效率答案：(1)0 (2)3.0 66.7%
