2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 2.7 閉合電路歐姆定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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1、7閉合電路的歐姆定律,【自主預(yù)習(xí)】1.閉合電路：(1)外電路：電源外部的電路，在外電路中，沿電流方向電勢_____。(2)內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，在內(nèi)電路中，沿電流方向電勢_____。,降低,升高,2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化：根據(jù)能量守恒定律，_____________等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。3.閉合電路歐姆定律：(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成_____，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成_____。,非靜電力做功,正比,反比,(2)公式：I=_____。(3)適用范圍：_______電路。(4)常用的變形公式及適用范圍。①公式：E=______或U=_____。②適用范圍

2、：任何閉合電路。,純電阻,U外+U內(nèi),E-Ir,4.路端電壓與負載的關(guān)系：,減小,增大,0,E,增大,減小,0,,【預(yù)習(xí)小測】1.電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，向可變電阻R供電，關(guān)于路端電壓，下列說法中正確的是()A.因為電源電動勢不變，所以路端電壓也不變B.因為U=IR，所以當R增大時，路端電壓也增大C.因為U=IR，所以當I增大時，路端電壓也增大D.因為U=E-Ir，所以當I增大時，路端電壓下降,,【解析】選D。根據(jù)U=E-Ir可知，當I增大時，內(nèi)電壓Ir增大，路端電壓減小，所以選項A、B、C錯誤，D正確。,,2.在如圖所示電路中，當變阻器滑片向上移動時()A.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變小B

3、.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變大C.電壓表示數(shù)變大，電流表示數(shù)變大D.電壓表示數(shù)變小，電流表示數(shù)變小,,【解析】選B。當變阻器滑片向上移動時，電阻減小，則電路的總電阻減小，電流變大，路端電壓減小，故電壓表的示數(shù)減?。慌c電源串聯(lián)的電阻上的電壓變大，則并聯(lián)支路的電壓減小，則固定電阻上的電流減小，電流表示數(shù)變大，故選B。,,3.用如圖所示的電路測定電源電動勢和內(nèi)阻。其中V為電壓表(其電阻足夠大)，定值電阻R=7.0Ω。在開關(guān)未接通時，V的讀數(shù)為6.0V；開關(guān)接通后，V的讀數(shù)變?yōu)?.6V。那么，電池組的電動勢和內(nèi)阻分別是()A.6.0V，0.5ΩB.6.0V，1.25ΩC.5.6V，1.25ΩD.5.

4、6V，0.5Ω,,【解析】選A。由題知：E=6.0V，U=，解得r=0.5Ω，故選A。,主題一閉合電路的歐姆定律【互動探究】如圖所示為一閉合電路，電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，外電阻阻值為R。閉合開關(guān)后電流為I。,試結(jié)合上述情境，討論下列問題：(1)在時間t內(nèi)，外電路和內(nèi)電路產(chǎn)生的焦耳熱各是多少？提示：由焦耳定律知外電路產(chǎn)熱Q1=I2Rt，內(nèi)電路產(chǎn)熱Q2=I2rt。,(2)電源非靜電力做功為多少？提示：W=EIt。,,(3)它們之間有什么關(guān)系？提示：根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律知W=Q1+Q2，即EIt=I2Rt+I2rt。,,(4)你能進一步得出E、R和r間的關(guān)系嗎？提示：由EIt=I2Rt+I2rt

5、得E=IR+Ir。,,【探究總結(jié)】閉合電路的歐姆定律(1)三種表達方式：①I=②E=U外+U內(nèi)。③E=IR+Ir。,,(2)當電源沒有接入電路時，因無電流通過內(nèi)電路，所以U內(nèi)=0，此時E=U外，即電源電動勢等于電源沒有接入電路時的路端電壓。(3)I=或E=I(R+r)只適用于外電路為純電阻的閉合電路，U外=E-Ir和E=U外+U內(nèi)適用于所有的閉合電路。,,(4)閉合電路的歐姆定律反映的只是電動勢和電壓的數(shù)量關(guān)系，它們的本質(zhì)是不同的，電動勢反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的大??；而路端電壓反映了外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)大小。,,【典例示范】在如圖所示的電路中，R1=20.0Ω，R

6、2=10.0Ω，當開關(guān)S扳到位置1時，電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當開關(guān)S扳到位置2時，電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。,,【解析】當開關(guān)S扳到位置1時有E=I1(R1+r)，當開關(guān)S扳到位置2時有：E=I2(R2+r)代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立解得E=6V，r=10Ω。答案：6V10Ω,,【探究訓(xùn)練】1.一電池外電路斷開時的路端電壓為3V，接上8Ω的負載后路端電壓降為2.4V，則可以判定電池的電動勢E和內(nèi)電阻r為()A.E=2.4V，r=1ΩB.E=3V，r=2ΩC.E=2.4V，r=2ΩD.E=3V，r=1Ω,,【解析】選B。當電池外電路斷開時的路端電壓等于電源電動勢，故E

7、=3V；對外電路計算可知I=0.3A，由E=U+Ir可知：r=2Ω，選項B正確。,2.(2018南陽高二檢測)如圖為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動電動機組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05Ω，電流表、電壓表均為理想電表，只接通S1時，電流表示數(shù)為10A，電壓表示數(shù)為12V，再接通S2，電動機工作時，電流表示數(shù)變?yōu)?A，則此時通過啟動電動機的電流是(),,A.2AB.8AC.50AD.58A,,【解析】選C。只接通S1時，由公式E=U+Ir得E=12V+100.05V=12.5V，由I=得R燈=Ω=1.2Ω，再接通S2，電壓表示數(shù)U=IA′R燈=81.2V=9.6V。由E=U+U內(nèi)得U內(nèi)=E-U

8、=I總rI總=A=58A，則I電動機=50A。,3.(2018杭州高二檢測)如圖所示電路中，當開關(guān)S接a點時，標有“5V、2.5W”的小燈泡L正常發(fā)光，當開關(guān)S接b點時，通過電阻R的電流為1A，這時電阻R兩端的電壓為4V。求：,(1)電阻R的值。(2)電源的電動勢和內(nèi)阻。,【解析】(1)當開關(guān)S接b點時，電阻R的阻值為R=Ω=4Ω。(2)當開關(guān)接a時，U1=5V，I1=A=0.5A，根據(jù)閉合電路歐姆定律得E=U1+I1r①E=U2+I2r②聯(lián)立①②解得：E=6V，r=2Ω。答案：(1)4Ω(2)6V2Ω,【補償訓(xùn)練】1.如圖所示，電阻R1、R2、R3的阻值相等，電池的內(nèi)阻不計，開關(guān)S接通后流過

9、R2的電流是S接通前的(),【解析】選B。設(shè)電源電動勢為E，R1=R2=R3=R，則S接通時，I2=S斷開時，I2′=，所以故B項正確。,2.如圖所示的電路中，當S閉合時，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為1.6V和0.4A。當S斷開時，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。,,【解析】當S閉合時，R1和R2并聯(lián)接入電路，得E=1.6+0.4r，當S斷開時，只有R1接入電路，外電阻變大，總電流減小，路端電壓增大，得E=1.7+0.3r，兩式聯(lián)立得E=2V，r=1Ω。答案：2V1Ω,,【通法悟道】應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解題技巧(1)利用閉合電路歐姆定律解題，關(guān)鍵要明

10、確外電路各電阻的連接關(guān)系，求出R外。(2)明確電流表、電壓表的示數(shù)為哪部分電路的電流、電壓。(3)利用串、并聯(lián)電路的規(guī)律列出相應(yīng)的方程，聯(lián)立求解各部分電壓、電流、功率等。,主題二路端電壓與負載的關(guān)系【互動探究】1.就某個電源來說，電動勢E和內(nèi)阻r是一定的，當外電阻R增大時，路端電壓如何變化？當外電阻R減小時，路端電壓又如何變化？,提示：當外電阻R增大時，根據(jù)I=可知電流I減小，內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir減小，由U=E-Ir知，路端電壓增大。同理當外電阻R減小時，路端電壓減小。,,2.當外電阻減小到零，即外電路短路時，路端電壓、電路中的電流有何特點？當外電阻增大到無窮大，即外電路斷路時，路端電壓又有何特點

11、？,,提示：外電路短路時，R=0，U外=IR=0，此時E=Ir，則I=(短路電流)。由于r較小，故短路電流很大，容易燒毀電源。外電路斷路時，R=∞，根據(jù)I=可知電流I=0，則U內(nèi)=Ir=0，所以U=E。,3.如圖，以電路的電流為橫軸，路端電壓為縱軸，建立路端電壓U與電流I的U-I圖像。請思考，圖線與縱軸的交點表示的物理意義是什么？縱坐標從零開始時，圖線與橫軸的交點表示的物理意義是什么？直線的斜率的絕對值表示的物理意義又是什么？,提示：圖線與縱軸的交點表示電源的電動勢；縱坐標從零開始時，圖線與橫軸的交點表示短路電流；圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，即r=。,【探究總結(jié)】1.路端電壓隨外電阻的變化

12、規(guī)律：(1)外電阻R增大時，電流I減小，外電壓U增大，當R增大到無限大(斷路)時，I=0，U=E，可由此測出電源兩極間的電壓，即為電動勢。(2)外電阻R減小時，電流I增大，路端電壓U減小，當R減小到零(短路)時，I短=，U=0，因為r很小，則此時I短很大，則會燒壞電源，甚至引起火災(zāi)。,2.路端電壓U隨電流I變化的圖象(即電源的U-I關(guān)系圖象)：(1)U-I圖象的函數(shù)表達式：U=E-Ir。(2)U-I圖象特點：位于第一象限，與橫縱坐標軸相交的傾斜直線，如圖所示。,,(3)推論①外電路斷路時，I=0，由U=E-Ir知，U=E，所以U-I圖象縱軸上的截距表示電源的電動勢E，即斷路時，路端電壓在數(shù)值上

13、等于電源的電動勢。②外電路短路時：U=0，所以U-I圖象橫軸上的截距表示電源的短路電流I短=，因此電源的內(nèi)阻r=，即內(nèi)阻等于U-I圖象斜率的絕對值。,,3.動態(tài)電路的分析方法——程序法：基本思路是“局部→整體→局部”。分析步驟詳解如下：(1)明確局部電路變化時所引起的局部電路電阻的變化。(2)根據(jù)局部電阻的變化，確定電路的外電阻R外總?cè)绾巫兓?,(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律I總=，確定電路的總電流如何變化。(4)由U內(nèi)=I總r，確定電源的內(nèi)電壓如何變化。(5)由U外=E-U內(nèi)，確定電源的外電壓如何變化。(6)由部分電路歐姆定律確定干路上某定值電阻兩端的電壓如何變化。,,(7)確定支路兩端的電壓

14、如何變化以及通過各支路的電流如何變化。,,【拓展延伸】電源的U-I圖象與電阻的U-I圖象的比較,【典例示范】電路如圖甲所示，若電阻未知，電源電動勢和內(nèi)阻也未知，電源的路端電壓U隨電流I的變化圖線及外電阻的U-I圖線分別如圖乙所示，求：,(1)電源的電動勢和內(nèi)阻。(2)電源的路端電壓。(3)電源的輸出功率。,【解析】(1)由題圖乙所示U-I圖線知，電源電動勢E=4V，短路電流I短=4A，故內(nèi)阻r==1Ω。(2)由題圖甲、乙知，電源與電阻串聯(lián)時，電流I=1A，此時對應(yīng)路端電壓U=3V。(3)由題圖乙知R=3Ω，故P出=I2R=3W。答案：(1)4V1Ω(2)3V(3)3W,【探究訓(xùn)練】1.(多選)

15、如圖所示為兩個獨立電路A和B的路端電壓與其電流I的關(guān)系圖線，則()A.路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等B.電流都是I1時，兩電源內(nèi)電壓相等C.電路A的電源電動勢大于電路B的電源電動勢D.A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻,,【解析】選A、C、D。在路端電壓與總電流的關(guān)系圖線(U-I)中，圖線在U軸上的截距表示電動勢E，圖線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，可見EA>EB，rA>rB。圖中兩直線的交點坐標為(I1，U1)，由R=可知，路端電壓都為U1時，它們的外電阻相等。由U內(nèi)=Ir可知，電流都是I1時，因r不相等，故兩電源內(nèi)電壓不相等，所以選項A、C、D正確。,2.(多選)(2018贛州高二檢測)

16、在如圖所示的電路中，電表均為理想電表，閉合電鍵S，將滑動變阻器滑片P向左移動一段距離后，下列結(jié)論正確的是()A.燈泡L變亮B.電壓表讀數(shù)變大C.滑動變阻器兩端的電壓減小D.電流表讀數(shù)變小,【解析】選B、D?；瑒幼冏杵鞯幕琍向左移動，變阻器R接入回路的電阻增加，回路中的總阻值增大。由I=知，回路中的電流減小，燈泡L變暗，電流表的示數(shù)變小；由U=E-Ir知，電流減小，路端電壓增加，電壓表的示數(shù)增大，B對；由U=E-I(r+RL)，知R兩端的電壓增大，C錯。,3.如圖所示電路，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，變阻器R0的滑片向下滑動的過程中()A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)

17、都增大C.電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大,,【解析】選A。在變阻器R0的滑片向下滑動的過程中，變阻器R0的電阻減小，電路總電阻減小，干路電流增大，Ir增加，路端電壓減小，電壓表的示數(shù)減小，同時，定值電阻R1上的電壓增加，使得定值電阻R2兩端電壓降低，導(dǎo)致電流表的示數(shù)減小，所以選項A正確。,【補償訓(xùn)練】1.(2018深圳高二檢測)在如圖所示的電路中，閉合電鍵S，當滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，四個理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)變化量的大小分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列說法不正確的是(),【解

18、析】選B。根據(jù)歐姆定律得知：=R1。故當滑動變阻器的滑動觸頭P向下滑動時，、均不變，故A正確。，變大。根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U2=E-I(R1+r)，則有=R1+r，不變，故B錯誤，C正確。=R1+R2，變大。根據(jù)閉合電路歐姆定律得：U3=E-Ir，則有=r，不變，故D正確。,2.如圖所示，電燈L標有“4V1W”?；瑒幼冏杵鱎總電阻為50Ω，當滑片P滑至某位置時，L恰好正常發(fā)光，此時電流表示數(shù)為0.45A，由于外電路發(fā)生故障，電燈L突然熄滅，此時電流表示數(shù)變?yōu)?.5A，電壓表示數(shù)變?yōu)?0V，若導(dǎo)線完好，電路中各處接觸良好，試問：,,(1)發(fā)生的故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處？(2)發(fā)生故障前

19、，滑動變阻器接入電路的阻值為多少？(3)電源電動勢和內(nèi)阻分別為多大？,,【解析】(1)電路發(fā)生故障后，電流表示數(shù)增大，路端電壓U=U0=I0R0也增大，因此一定是外電路總電阻增大所致。一定是在外電路某處發(fā)生斷路故障。由于電流表有示數(shù)，則R0不可能斷路；由于電壓表有示數(shù)，則變阻器不可能斷路，依題意，導(dǎo)線完好，電路中各處接觸良好，所以故障只可能是L發(fā)生斷路。,,(2)由于U=U0=10V，則有R0==20Ω，L未發(fā)生斷路前恰好正常發(fā)光，所以L的額定電壓UL=4V，L的額定電流IL==0.25A。L未斷路前路端電壓U′=U0′=I0′R0=0.4520V=9V，滑動變阻器連入電路的阻值,,(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律E=U+Ir，有故障前E=9+(0.45+0.25)r；故障后E=10+0.5r。解得E=12.5V，r=5Ω。答案：(1)見解析(2)20Ω(3)12.5V5Ω,【課堂小結(jié)】,