(山東省專用)2018-2019學年高中物理 第二章 恒定電流 第7節(jié) 閉合電路的歐姆定律講義(含解析)新人教版選修3-1.doc
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第7節(jié)閉合電路的歐姆定律 1.閉合電路歐姆定律的表達式為I=,此式僅適用于純電阻電路,其中R和r分別指外電阻和內(nèi)電阻。 2.閉合電路內(nèi)、外電壓的關(guān)系為E=U內(nèi)+U外=Ir+U外,由此式可知,當電流發(fā)生變化時,路端電壓隨著變化。 3.當外電路斷開時,路端電壓等于電動勢,當外電路短路時,路端電壓為零。 一、閉合電路歐姆定律 1.閉合電路的組成及電流流向 2.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化 如圖所示,電路中電流為I,在時間t內(nèi),非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和,即EIt=I2Rt+I2rt。 3.閉合電路歐姆定律 二、路端電壓與負載(外電阻)的關(guān)系 1.路端電壓與電流的關(guān)系 (1)公式:U=E-Ir。 (2)UI圖像:如圖所示,該直線與縱軸交點的縱坐標表示電動勢,斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻。 2.路端電壓隨外電阻的變化規(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,即斷路時的路端電壓等于電源電動勢。 (2)外電阻R減小時,電流I增大,路端電壓U減小,當R減小到零時,I=,U=0。 1.自主思考——判一判 (1)如圖甲所示,電壓表測量的是外電壓,電壓表的示數(shù)小于電動勢。(√) (2)如圖乙所示,電壓表測量的是內(nèi)電壓,電壓表的示數(shù)小于電動勢。() (3)外電阻變化可以引起內(nèi)電壓的變化,從而引起內(nèi)電阻的變化。() (4)外電路的電阻越大,路端電壓就越大。(√) (5)路端電壓增大時,電源的輸出功率一定變大。() (6)電源斷路時,電流為零,所以路端電壓也為零。() 2.合作探究——議一議 (1)假如用發(fā)電機直接給教室內(nèi)的電燈供電,電燈兩端的電壓等于發(fā)電機的電動勢嗎? 提示:不等于。因為發(fā)電機內(nèi)部有電阻,有電勢降落。發(fā)電機內(nèi)部電壓與電燈兩端電壓之和才等于電動勢。 (2)在實驗課上,小紅同學用電壓表去測量1節(jié)新干電池的電動勢約為1.5 V,1節(jié)舊電池的電動勢約為1.45 V,現(xiàn)在她把這樣的兩節(jié)舊電池串聯(lián)后接在一個標有“3 V 2 W”的小燈泡兩端,結(jié)果發(fā)現(xiàn)小燈泡不發(fā)光,檢查電路的連接,各處均無故障。電池雖然舊了,但電動勢并沒有減小多少,那么小燈泡為什么不亮呢? 提示:電池變舊后,電動勢并不明顯減小,但內(nèi)阻明顯變大,因而使電路中的電流很小,導致小燈泡不亮。 路端電壓與負載的關(guān)系 1.外電阻的兩類變化引起的相應變化 (1) 說明:電源的電動勢等于電源沒有接入電路時的路端電壓。 (2) 說明:由于電源內(nèi)阻很小,所以短路時會形成很大的電流,為保護電源,絕對不能把電源兩極直接相連接。 2.電源的UI圖像 (1)圖像的函數(shù)表達式:U=E-Ir。 (2)圖像表示:電源的外電路的特性曲線(路端電壓U隨電流I變化的圖像),如圖所示是一條斜向下的直線。 (3)當外電路斷路時(即R―→∞,I=0):縱軸上的截距表示電源的電動勢E(E=U端); 當外電路短路時(R=0,U=0):橫坐標的截距表示電源的短路電流I短=。(條件:坐標原點均從0開始) (4)圖線的斜率:其絕對值為電源的內(nèi)電阻,即r==。 (5)某點縱坐標和橫坐標值的乘積:為電源的輸出功率,在圖中的那塊矩形的“面積”表示電源的輸出功率。 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I增大時,路端電壓也增大 C.因為U=E-Ir,所以當I增大時,路端電壓減小 D.若外電路斷開,則路端電壓為零 解析:選C 路端電壓U=IR=E-Ir,因為I增大時,R減小,所以不能用U=IR判斷路端電壓的變化情況,根據(jù)U=E-Ir可知,當I增大時,路端電壓減小,所以選項A、B錯誤,C正確;當外電路斷開時,路端電壓為E,選項D錯誤。 2.[多選]如圖所示是某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像,下列結(jié)論正確的是( ) A.電源的電動勢為6.0 V B.電源的內(nèi)阻為12 Ω C.電源的短路電流為0.5 A D.電流為0.3 A時的外電阻是18 Ω 解析:選AD 因該電源的UI圖像的縱軸坐標不是從零開始的,故縱軸上的截距雖為電源的電動勢,即E=6.0 V,但橫軸上的截距0.5 A并不是電源的短路電流,且內(nèi)阻應按斜率的絕對值計算,即r=||= Ω=2 Ω。由閉合電路歐姆定律可得電流I=0.3 A時,外電阻R=-r=18 Ω。故選項A、D正確。 3.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)各為1.6 V和0.4 A;當S斷開時,它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A,求電源的電動勢及內(nèi)阻。 解析:當S閉合時,由閉合電路歐姆定律得 U1=E-I1r 即E=1.6+0.4r① 當S斷開時,由閉合電路歐姆定律得 U2=E-I2r 即E=(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r② 由①②得E=2 V,r=1 Ω。 答案:2 V 1 Ω 電源的有關(guān)功率和電源的效率 1.電源的有關(guān)功率和電源的效率 (1)電源的總功率:P總=IE=I(U內(nèi)+U外)。 (2)電源的輸出功率:P出=IU外。 (3)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率:P′=I2r。 (4)電源的效率:η==,對于純電阻電路,η==。 2.輸出功率和外電阻的關(guān)系 在純電阻電路中,電源的輸出功率為 P=I2R=R=R= (1)當R=r時,電源的輸出功率最大,Pm=。 (2)當R>r時,隨著R增大,P減小。 (3)當R- 配套講稿:
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