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1、第18講閉合電路歐姆定律,一 電動勢,二 閉合電路的歐姆定律,教材研讀,突破一 閉合電路的動態(tài)分析,突破二 電路中的功率及效率,突破三 電源的U-I圖線和電阻的U-I圖線,重難突破,突破四 含容電路的分析與計算,一、電動勢,教材研讀,1.電源:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。,2.電動勢 (1)定義:非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極移送到正極所做的功與被移送的電荷量的比值叫做電源的電動勢。,(2)表達式:E=。 (3)物理意義:反映不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)。數(shù)值等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓。 3.電阻 電源的內(nèi)部也是由導體組成的,所以也有電阻,這個電阻叫做電

2、源的內(nèi)阻。,(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系,3.U-I圖像 (1)如圖甲所示為U-I圖像,由U=E-Ir知,圖線為一條直線,縱截距表示電源電動勢,橫截距表示短路電流,直線斜率的絕對值等于電源內(nèi)阻。,1.判斷下列說法的正誤: (1)當外電阻增大時,路端電壓也增大。() (2)閉合電路中的短路電流無限大。() (3)在閉合電路中,外電阻越大,電源的輸出功率越大。() (4)電源的輸出功率越大,電源的效率越高。(),2.將一電源電動勢為E、內(nèi)阻為r的電池,與外電路連接,構(gòu)成一個閉合電路,用R表示外電路總電阻,I表示電路的總電流,下列說法正確的是(C) A.由U外=IR可知,外電壓隨I的增大而增大 B.

3、由U內(nèi)=Ir可知,電源兩端的電壓隨I的增大而增大 C.由U外=E-Ir可知,電源輸出電壓隨輸出電流I的增大而減小 D.由P=IU外可知,電源的輸出功率P隨輸出電流I的增大而增大,3.一電池外電路斷開時的路端電壓為3 V,接上8 的負載后路端電壓降為2.4 V,則可以判定電池的電動勢E和內(nèi)阻r分別為(B) A.E=2.4 V,r=1 B.E=3 V,r=2 C.E=2.4 V,r=2 D.E=3 V,r=1 ,4.某直流電路如圖所示,電源內(nèi)阻不可忽略,在滑動變阻器的滑片P向右移動時,電源的(C) A.總功率一定增大 B.效率一定減小 C.內(nèi)部損耗功率一定減小 D.輸出功率一定先增大后減小,突破一

4、閉合電路的動態(tài)分析,重難突破,1.判定總電阻變化情況的規(guī)律 (1)當外電路的任何一個電阻增大(或減小)時,電路的總電阻一定增大(或減小)。 (2)若開關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多時,電路的總電阻增大;若開關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多時,電路的總電阻減小。,2.電路動態(tài)分析的方法 (1)程序法:遵循“局部整體部分”的思路,按以下步驟分析: (2)極限法:因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論。,(3)串反并同法:“串反”是指某一電阻增大(或減小)時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小(或增大)?！安⑼笔侵改骋浑娮柙龃?或減小)時

5、,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大(或減小)。,典例1如圖所示的電路中,電源的電動勢E和內(nèi)阻恒定不變,滑片P在變阻器的中點位置時,燈泡L正常發(fā)光,現(xiàn)將滑片P移到最右端,則(C) A.電壓表的示數(shù)變大 B.電流表的示數(shù)變小 C.燈泡L消耗的功率變小 D.電阻R1消耗的功率變小,解析將滑片P移到最右端,滑動變阻器連入電路的電阻減小,導致電路總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律可得,電路的總電流增大,而電流表在干路中,測量電路總電流,所以電流表的示數(shù)變大,因為電壓表測量滑動變阻器兩端的電壓,而滑動變阻器的電阻減小,故電壓表的示數(shù)減小,A、B錯誤;路端電阻減小,則燈泡兩端的電壓減

6、小,根據(jù)公式PL=可得燈泡消耗的功率減小,C正確;通過燈泡的電流減小,而總電流是增大的,所以通過R1的電流增大,根據(jù)公式P=I2R1可得R1消耗的電功率增大,故D錯誤。,1-1如圖所示電路中,電源內(nèi)阻不能忽略,兩個電壓表均為理想電表。當滑動變阻器R2的滑動觸頭P移動時,關(guān)于兩個電壓表V1與V2的示數(shù),下列判斷正確的是(C) A.P向a移動,V1示數(shù)減小、V2示數(shù)減小 B.P向b移動,V1示數(shù)增大、V2示數(shù)減小 C.P向a移動,V1示數(shù)改變量的絕對值小 于V2示數(shù)改變量的絕對值 D.P向b移動,V1示數(shù)改變量的絕對值大于V2示數(shù)改變量的絕對值,解析P向a移動,R2連入電路的電阻減小,根據(jù)“并同串

7、反”可知V2示數(shù)減小,V1示數(shù)增大,U內(nèi)增大,A錯誤;同理,B錯誤;E=U內(nèi)+U外=U內(nèi)+UV1+UV2,電源電動勢不變,U內(nèi)改變量的絕對值與V1示數(shù)改變量的絕對值之和等于V2示數(shù)改變量的絕對值,C正確;同理,D錯誤。,解析由題,電壓表的示數(shù)增大,R和R1并聯(lián)的電阻增大,得知R增大,總電阻增大,總電流減小,并聯(lián)部分電壓增大,通過R1的電流增大,所以通過可變電阻R的電流減小,故A錯誤;總電流減小,電阻R2兩端的電壓減小,路端電壓增大,而路端電壓等于外電路總電壓,所以電阻R2兩端的電壓減小量小于U,故B錯誤;由歐姆定律知,通過電阻R2的電流減小,減小量小于,故C錯誤;由于電阻R2兩端的電壓減小,所

8、以路端電壓的增大量小于 U,故D正確。,突破二電路中的功率及效率,典例2如圖甲所示電路,定值電阻R0與滑動變阻器RP串聯(lián)在電源兩端,電源內(nèi)阻忽略不計,所有電表均為理想電表,改變滑動變阻器滑片P的位置,讀取電壓表V1、V2以及電流表A的多組數(shù)據(jù),作出如圖乙所示I-U圖像,其中圖線表示滑動變阻器RP兩端電壓隨電流的變化關(guān)系;圖線表示定值電阻R0兩端電壓隨電流的變化關(guān)系。根據(jù)圖上的已知信息,下列說法中正確的是( ),A.定值電阻R0= B.圖像中I0=2 A C.當RP=R0時,定值電阻R0上消耗的電功率最大 D.在電流表示數(shù)減小的過程中,電源的輸出功率變大,解析此電路為R0和RP的串聯(lián),電壓表V1

9、測R0兩端電壓,則有U1=IR0,電壓表V2測RP兩端電壓,則有U2=E-IR0,由圖可知電源電動勢為6 V,聯(lián)立解得R0=3 ,圖中I0==2 A,故A錯誤,B正確;定值電阻R0上消耗的電功率P= R0,當RP=0時,定值電阻R0上消耗的電功率最大,故C錯誤;由于 電源內(nèi)阻忽略不計,所以電源輸出功率為P=EI,在電流表示數(shù)減小的過程中,電源的輸出功率變小,故D錯誤。,2-1如圖所示,電源電動勢E=2 V,內(nèi)阻r=1 ,電阻R0=2 ,可變電阻的阻值范圍為010 。求可變電阻為多大時,R上消耗的功率最大,最大值為多少?,答案 W,解析方法一:PR=, 根據(jù)閉合電路歐姆定律,路端電壓 U=E=,

10、 所以PR=,代入數(shù)據(jù)整理得PR=,當R= 時,R上 消耗的功率最大,Pmax= W。,方法二:采用等效電源法分析,把定值電阻等效到電源的內(nèi)部,即把電源和定值電阻看做電動勢為E=E、內(nèi)阻為r=的電源,當R=r= 時,電源對外電路R的輸出功率最大,Pmax=。 把數(shù)據(jù)代入各式得:E等=E=E= V r等=r== 所以Pmax== W。,突破三電源的U-I圖線和電阻的U-I圖線,典例3如圖所示,直線A、B分別為電源a、b的路端電壓與電流的關(guān)系圖線,設(shè)兩個電源的內(nèi)阻分別為ra和rb,若將一定值電阻R0分別接到a、b兩電源上,通過R0的電流分別為Ia和Ib, 則下列說法錯誤的是(D) A.rarb B

11、.IaIb C.R0接到a電源上,電源的輸出功率較大,但電源的效率較低 D.R0接到b電源上,電源的輸出功率較小,電源的效率較低,解析在電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像中斜率的絕對值表示電源內(nèi)阻,rarb,A正確;在圖像中作出定值電阻R0的伏安特性曲線,與電源的圖線的交點表示電路工作點,IaIb,B正確;R0接到a電源上,電源的輸出功率較大,但電源的效率較低,R0接到b電源上,電源的輸出功率較小,但電源的效率較高,C正確,D錯誤。,3-1如圖所示,直線A為電源的U-I圖線,直線B為電阻R的U-I圖線,用該電源和電阻組成閉合電路時,電源的輸出功率和電路的總功率分別是 (C) A.4 W,8 WB.

12、2 W,4 W C.4 W,6 WD.2 W,3 W,解析從題圖中可知E=3 V,圖線A和圖線B的交點是電源和電阻R構(gòu)成電路的工作點。因此P出=UI=4 W,P總=EI=6 W。故選C。,典例4某一電源的路端電壓與電流的關(guān)系和電阻R1、R2的電壓與電流的關(guān)系如圖所示,用此電源和電阻R1、R2組成電路,R1、R2可以同時接入電路,也可以單獨接入電路。為使電源輸出功率最大,可采用的接法是(C) A.將R1、R2串聯(lián)后接到電源兩端 B.將R1、R2并聯(lián)后接到電源兩端 C.將R1單獨接到電源兩端 D.將R2單獨接到電源兩端,解析由題圖知電源電動勢為E=3 V,內(nèi)阻為r=0.5 ,電阻R1=0.5 ,R

13、2=1 ,要使電源的輸出功率最大,則只需外電阻與電源內(nèi)阻相等,所以C對。,4-1(多選)某中學物理學習興趣小組做“測定電源電動勢和內(nèi)阻”的實驗,他們分別測了兩個電源的電動勢和內(nèi)阻,并利用所測數(shù)據(jù)繪出兩電源的U-I圖像分別如圖中所示,則(AD) A.電源的電動勢比電源的大 B.電源的內(nèi)阻比電源的小 C.當外接相同電阻時,兩電源的輸出功率可能相等 D.當外接相同電阻時,電源的輸出功率一定比電源的輸出功率大,解析由圖像在U坐標軸上的截距表示電源電動勢,圖線的斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,可得A正確、B錯誤。 作外接電阻R的U-I曲線分別交電源、的U-I 圖線于S1、S2兩點,如圖所示: 電源的工作點橫

14、、縱坐標的乘積IU為電源的輸出功率,由圖可知,無論外接多大電阻,工作點S1的橫、縱坐標的乘積都大于S2的橫、縱坐標的乘積,可知電源的輸出功率總比電源的輸出功率大,故C錯誤,D正確。,突破四含容電路的分析與計算,1.直流電路中電容的作用分析 在直流電路中,一旦電路達到穩(wěn)定狀態(tài),電容器在電路中就相當于一個阻值無限大(只考慮電容器是理想的不漏電的情況)的元件,電容器所處電路可看做是斷路,簡化電路時可去掉它,簡化后若要求電容器所帶電荷量時,可接在相應的位置上。分析和計算含有電容器的直流電路時,需注意以下幾點:,(1)電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無電流通過,所以在此支路中的電阻上無電壓降,電容器兩極板

15、間的電壓就等于該支路兩端的電壓。 (2)當電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時,電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。 (3)電路的電流、電壓變化時,將會引起電容器的充(放)電。如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過與它連接的電路放電。,2.直流電路中靜電計與電壓表的分析 靜電計的本質(zhì)是一個電容器,因此含有靜電計的支路處理方法與電容器一樣,即看做斷路處理;但是電壓表是阻值相對很大的電阻,含有電壓表的支路,依然有微弱電流經(jīng)過。,典例5在如圖所示的電路中,開關(guān)閉合后,燈泡L能正常發(fā)光。當滑動變阻器的滑片向右移動時,下列判斷正確的是(D) A.滑動變阻器R的接入阻值變小

16、B.燈泡L變亮 C.電源消耗的功率增大 D.電容器C的電荷量增大,解析滑動變阻器的滑片向右移動時,其接入電阻增大,流過R的電流減小,燈泡L變暗,故A、B錯誤;由P總=EI知電源消耗的功率減小,C錯誤;電容器C上電壓為路端電壓,由U=E-Ir知路端電壓增大,即電容器C的電荷量增大,D正確。,5-1在如圖所示的電路中,R1=11 ,r=1 ,R2=R3=6 ,當開關(guān)S閉合且電路穩(wěn)定時,電容器C帶電荷量為Q1;當開關(guān)S斷開且電路穩(wěn)定時,電容器C帶電荷量為Q2,則(A) A.Q1Q2=13B.Q1Q2=31 C.Q1Q2=15D.Q1Q2=51,解析當開關(guān)S閉合時,電容器兩端電壓等于R2兩端的電壓,U2==,Q1=C;當開關(guān)S斷開時,電容器兩端電壓等于電源電動勢, U=E,Q2=EC,所以Q1Q2=13,選項A正確。,5-2如圖所示的電路中,電源電動勢E=8 V,內(nèi)阻r=2 ,電阻R2=6 ,電容為1 F的平行板電容器水平放置且下極板接地。當滑動變阻器R1的滑片處于b端時,有一帶電油滴位于板間正中央P點且恰好處于靜止狀態(tài)。下列說法正確的是(B) A.此時P點電勢為6 V B.電容器上極板所帶電荷量為610-6 C C.若僅將電容器上極板緩慢上移少許,則P點電勢不變 D.若僅將滑片從b端向a端緩慢移動少許,則油滴將向下移動,