高中物理 第2章 恒定電流 7 閉合電路的歐姆定律課件 新人教版選修3-1.ppt

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成才之路 物理,路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-1,恒定電流,第二章,7 閉合電路的歐姆定律,第二章,如圖是閉合電路中電勢升降的一個比喻。圖中兒童滑梯兩端的高度差相當(dāng)于內(nèi)、外電阻兩端的電勢差。電源就象升降機(jī)，升降機(jī)舉起的高度相當(dāng)于電源的電動勢。根據(jù)此比喻請?zhí)骄恳幌?，閉合電路中電流與電動勢、電阻有什么關(guān)系？,,閉合電路的歐姆定律,1.閉合電路組成 (1)外電路：電源______部由用電器和導(dǎo)線組成的電路，在外電路中，沿電流方向電勢________。 (2)內(nèi)電路：電源________部的電路，在內(nèi)電路中，沿電流方向電勢_______。,外,降低,內(nèi),升高,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)，______________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＝__________。,非靜電力做功,I2Rt＋I(xiàn)2rt,3．閉合電路歐姆定律 (1)概念：閉合電路中的電流與______________成正比，與內(nèi)、外電路中的__________成反比。 (2)表達(dá)式：I＝__________ 公式中，R表示外電路的總電阻，E表示電源的電動勢，r是電源內(nèi)阻。 (3)適用范圍：_________電路。,電源的電動勢,電阻之和,純電阻,路端電壓與負(fù)載的關(guān)系,1.路端電壓與電流的關(guān)系 (1)公式：U＝__________。 (2)圖象(U－I)： 如圖所示是一條傾斜的直線，該直線與縱軸交點的縱坐標(biāo)表示__________，斜率的絕對值表示電源的________。,E－Ir,電動勢,內(nèi)阻,,增大,E,減小,0,一、對閉合電路的歐姆定律的理解 1．閉合電路的歐姆定律的表達(dá)形式,手電筒中的電池用久了，小燈泡發(fā)光明顯變暗，但拆下電池，用電壓表測量電池的電動勢，發(fā)現(xiàn)電動勢沒有減小太多，這是怎么回事？ 答案：電池用久了，電動勢并沒明顯減小，但內(nèi)阻卻明顯變大，根據(jù)U＝E－Ir可知路端電壓明顯變小，導(dǎo)致燈泡明顯變暗。,“串反”：指某一電阻增大時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大。 (3)特殊值法與極限法：指因滑動變阻器滑片滑動引起電路變化的問題，可將滑動變阻器的滑動端分別滑至兩個極端去討論。一般用于滑動變阻器兩部分在電路中都有電流時的討論。,[特別提醒](1)在閉合電路中，任何一個電阻的增大(或減小)，都將引起電路總電阻的增大(或減小)，該電阻兩端的電壓一定會增大(或減小)。 (2)理想電壓表可認(rèn)為是斷路，理想電流表可認(rèn)為是短路。,如圖是一火警報警電路的示意圖，其中R3為用某種材料制成的傳感器，這種材料的電阻率隨溫度的升高而增大。值班室的顯示器為電路中的電流表，電源兩極之間接一報警器。當(dāng)傳感器R3所在處出現(xiàn)火情時，顯示器的電流I、報警器兩端的電壓U的變化情況是( ) A．I變大，U變大 B．I變小，U變小 C．I變大，U變小 D．I變小，U變大 答案：A,,[特別提醒](1)當(dāng)電源輸出功率最大時，機(jī)械效率η＝50%。當(dāng)R→∞時，η→100%，但此時P出→0，無實際意義。 (2)對于內(nèi)外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)P＝I2R來判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同。,(重慶市主城區(qū)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期六校期末聯(lián)考)如圖所示，閉合開關(guān)S后，A燈與B燈均發(fā)光，當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右滑動時，以下說法中正確的是( ) A．A燈變亮 B．B燈變亮 C．電源的輸出功率減小 D．電源的總功率減小 答案：B,,解析：當(dāng)滑動變阻器的滑片P向右滑動時，R減小，總電阻減小，則總電流增大，所以B燈變亮，根據(jù)串聯(lián)電路分壓規(guī)律知，A燈的電壓減小，則知A燈變暗，故A錯誤，B正確；由于內(nèi)外電阻的關(guān)系未知，所以當(dāng)R減小時，不能判斷電源輸出功率的變化，故C錯誤。當(dāng)電流增大，由P＝EI知，電源的總功率增大，故D錯誤。,閉合電路歐姆定律的應(yīng)用,(1)發(fā)生故障是短路還是斷路？發(fā)生在何處； (2)發(fā)生故障前，滑動變阻器接入電路的阻值為多少； (3)電源電動勢和內(nèi)電阻分別為多大？ 解析：(1)電路發(fā)生故障后，電流表示數(shù)變大路端電壓U＝U2＝I2R2也增大，因此一定是外電路電阻增大所致，一定是外電路某處發(fā)生斷路故障，由于電流表有示數(shù)，R2不可能斷路，電壓表有示數(shù)則變阻器不可能斷路，據(jù)題意可知只可能燈L發(fā)生斷路。,(3)根據(jù)閉合電路歐姆定律：E＝U＋I(xiàn)r 故障前：E＝9＋(0.45＋0.25)r， 故障后：E＝10＋0.5r， 解得：r＝5Ω，E＝12.5V 答案：(1)故障為斷路，只可能燈L發(fā)生斷路；(2)發(fā)生故障前，滑動變阻器接入電路的阻值為20Ω；(3)電源的電動勢為12.5V，內(nèi)電阻為5Ω。,如圖所示為汽車蓄電池與車燈(電阻不變)、啟動電動機(jī)組成的電路，蓄電池內(nèi)阻為0.05Ω。電流表和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，啟動電動機(jī)工作時，電流表示數(shù)變?yōu)?A，則此時通過啟動電動機(jī)的電流是( ) A．2A B．8A C．50A D．58A 答案：C,,(吉林一中2013～2014學(xué)年高二期末)如圖所示電路，當(dāng)R2的滑動片向右移動時，各表的變化情況是( ),閉合電路的動態(tài)分析問題,,A．A1、A2讀數(shù)均變大，V1、V2讀數(shù)均變小 B．A1讀數(shù)變大，A2讀數(shù)變小，V1讀數(shù)變大，V2讀數(shù)變小 C．A1讀數(shù)變大，A2讀數(shù)變小，V1讀數(shù)變小，V2讀數(shù)變大 D．A1、A2讀數(shù)均變小，V1、V2讀數(shù)均變大 解析：方法Ⅰ，程序法： 當(dāng)R2的滑動片向右移動時，變阻器有效電阻減小，則總電阻減小，總電流增大，故A1讀數(shù)變大；V2測R3兩端電壓，因為電流增大，所以R3兩端電壓也增大，即V2讀數(shù)變大；電流增大，會使內(nèi)電壓增大，所以路端電壓減小，即V1讀數(shù)變?。宦范穗妷簻p小，而V2增大，則R1和R2的并聯(lián)電壓減小，故通過R1的電流減小，即A2讀數(shù)變小，所以選項C正確。,方法Ⅱ，結(jié)論法： ①“并同”：變阻器R2減小，與R2有并聯(lián)關(guān)系的V1、A2示數(shù)變小， ②“串反”：變阻器R2減小，與R2有串聯(lián)關(guān)系的V2、A1示數(shù)變大， 所以選項C正確。 答案：C,(上海理工大學(xué)附中2014～2015學(xué)年高二下學(xué)期開學(xué)檢測)如圖所示的電路中，燈泡A和B原來都是正常發(fā)光的，現(xiàn)在突然燈泡A比原來變暗了些，燈泡B比原來變亮了些，則電路中出現(xiàn)的故障可能是( ) A．R3斷路 B．R1短路 C．R2斷路 D．R1、R2同時短路 答案：C,,解析：若R3斷路，外電阻增大，路端電壓U增大，A、B兩燈均變亮，不符合題意，故A錯誤；若R1短路，外電阻減小，路端電壓U減小，干路電流I增大，R3電流I3減小，則通過A的電流IA＝I－I3增大，UA增大，A燈變亮，不符合題意，故B錯誤；R2斷路，外電阻增大，路端電壓U增大，干路電流I減小，R3電流I3增大，則通過A的電流IA＝I－I3減小，A燈變暗，B燈電壓UB＝U－IA(RA＋R1)增大，B燈變亮，符合題意，故C正確；R2短路，B燈不亮，不符合題意，故D錯誤。,在如圖所示的電路中，已知電源電動勢E＝3V，內(nèi)電阻r＝1Ω，電阻R1＝2Ω，滑動變阻器R的阻值可連續(xù)增大，問：,閉合電路中的功率問題,,點撥：求解本題應(yīng)把握以下三點： (1)定值電阻消耗功率最大時通過的電流最大。 (2)求可變電阻消耗的功率時可將其他電阻等效為電源內(nèi)阻。 (3)結(jié)合P出與外電阻間的函數(shù)關(guān)系分析，求解。,答案：(1)0.75W (2)2W (3)2W 點評：在解答最大功率問題時，理解好功率最大的條件是關(guān)鍵，若求解部分電阻不變時，只要滿足電流最大則功率就最大；若求解部分電阻改變時，需要計算出功率的表達(dá)形式，利用數(shù)學(xué)知識求極值。,(合肥一中2013～2014學(xué)年高二上學(xué)期檢測)如圖所示，直線A是電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線，直線B、C分別是電阻R1、R2的兩端電壓與電流的關(guān)系圖線，若將這兩個電阻分別接到該電源上，則( ),,A．R1接在電源上時，電源的效率高 B．R2接在電源上時，電源的效率高 C．R1接在電源上時，電源的輸出功率大 D．電源的輸出功率一樣大 答案：A,如圖所示，E＝10V，r＝1Ω，R1＝R3＝5Ω，R2＝4Ω，C＝100μF。當(dāng)S斷開時，電容器中帶電粒子恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。求： (1)S閉合后，帶電粒子加速度的大小和方向； (2)S閉合后流過R3的總電荷量。,含電容電路的分析與計算,,點評：電路穩(wěn)定時R3中沒有電流，只有電容器充電(或放電)時R3中才有變化的電流通過，故不能用q＝It求電量，只能通過電容器極板上的電量變化來求解。但要注意分析極板上電性是否改變，若不變，用兩個狀態(tài)的電量求差，若變化了，用兩個狀態(tài)的電量求和。,(沈陽市鐵路中學(xué)2014～2015學(xué)年高二上學(xué)期檢測)在下圖電路中K1、K2、K3、K4均閉合，G是極板水平放置的平行板電容器，板間懸浮著一油滴P，斷開哪一個開關(guān)后P會向下運(yùn)動？( ) A．K1 B．K2 C．K3 D．K4 答案：C,,解析：油滴受重力G與電場力F平衡，斷開K1或K4，電容器帶電量不變，油滴不動，斷開K3，電容器通過回路放電，油滴向下運(yùn)動。斷開K2，電容器充電，油滴向上運(yùn)動，故應(yīng)選C。,易錯點：對電路動態(tài)變化分析不清導(dǎo)致錯誤 案例： 閉合電路的電源電動勢為E，內(nèi)阻為r，如圖所示，閉合電鍵S，當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑到左端時，下列說法中正確的是( ) A．小燈泡L1、L3變亮，L2變暗 B．小燈泡L3變暗，L1、L2變亮 C．電壓表V1示數(shù)變化量較小 D．電壓表V2示數(shù)變化量較小,,易錯分析：本題易錯選項及錯誤原因分析如下：,正確解答：當(dāng)滑動變阻器的滑片P從右端滑到左端時，并聯(lián)電路總電阻減小(局部)，總電流I增大，路端電壓U減小(整體)。干路電流增大，則L2變亮；與滑動變阻器串聯(lián)的燈泡L1電流增大，變亮；與滑動變阻器并聯(lián)的燈泡L3電壓U3＝U－U2，U減小，U2增大，則U3減小，L3變暗；U1減小，U2增大，而路端電壓U＝U1＋U2減小，所以U1的變化量大于U2的變化量，故A、C錯誤；B、D正確。 正確答案：BD,