名师同步导学学年高中物理闭合电路的欧姆定律新人教版选修.pptx

第第7节闭合电路的欧姆定律节闭合电路的欧姆定律1闭合电路组成闭合电路组成(1)外外电电路路：电电源源外外部部由由用用电电器器和和导导线线组组成成的的电电路路，在外电路中，沿电流方向电势降低在外电路中，沿电流方向电势降低(2)内内电电路路：电电源源内内部部的的电电路路，在在内内电电路路中中，沿沿电电流流方向电势升高方向电势升高教 材 要 点 解 读对应学生用书对应学生用书P622闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(1)推推导导：如如图图所所示示，设设电电源源的的电电动动势势为为E，外外电电路路电电阻为阻为R，内电路电阻为，内电路电阻为r，闭合电路的电流为，闭合电路的电流为I.在时间在时间t内：内：(3)将将电电压压表表接接在在电电源源两两极极间间测测得得的的电电压压U外外是是指指路路端端电电压压，不不是是内内电电路路两两端端的的电电压压，也也不不是是电电源源电电动动势势，所所以以U外外E.(4)电电动动势势和和路路端端电电压压虽虽然然是是有有相相同同的的单单位位且且有有时时数数值值也也相相同同，但但二二者者是是本本质质不不同同的的物物理理量量电电动动势势反反映映了了电电源源将将其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电能能的的本本领领大大小小，路路端端电电压压反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小反映了外电路中电能转化为其他形式的能的本领大小(1)对给定的电源，认为对给定的电源，认为E、r不变不变(2)对对于于有有电电压压变变化化的的闭闭合合电电路路问问题题，由由EU外外U内内，可可知知：内内、外外电电路路电电压压变变化化的的绝绝对对值值相相等等，即即|U外外|U内内|.(3)外外电电路路含含有有非非纯纯电电阻阻元元件件(如如电电动动机机、电电解解槽槽等等)时时，不不能能直直接接用用欧欧姆姆定定律律解解决决电电流流问问题题，可可以以根根据据串串、并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算并联电路特点或能量守恒定律进行列式计算3电源的电源的UI图象与电阻的图象与电阻的UI图象的比较图象的比较在在闭闭合合电电路路中中，任任何何一一个个电电阻阻的的增增大大(或或减减小小)，都都将将引引起起电电路路总总电电阻阻的的增增大大(或或减减小小)，该该电电阻阻两两端端的的电电压压一一定会增大定会增大(或减小或减小)(2)P出出与外电阻与外电阻R的函数关系图象的函数关系图象(1)电电源源输输出出功功率率越越大大，效效率率不不一一定定越越高高，如如电电源源输输出功率最大时，效率只有出功率最大时，效率只有50%.(2)判判断断可可变变电电阻阻功功率率变变化化时时，可可将将可可变变电电阻阻以以外外的的其他电阻看成电源的一部分内阻其他电阻看成电源的一部分内阻.如如图图所所示示的的电电路路中中，当当S闭闭合合时时，电电压压表表和和电电流流表表(均均为为理理想想电电表表)的的示示数数各各为为1.6 V和和0.4 A；当当S断断开开时时，它它们们的的示示数数各各改改变变0.1 V和和0.1 A，求求电电源源的的电电动动势及内阻势及内阻解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P63【解析解析】当当S闭合时，由闭合电路欧姆定律得：闭合时，由闭合电路欧姆定律得：U1EI1r，即即E1.6 V0.4r当当S断开时，由闭合电路欧姆定律得：断开时，由闭合电路欧姆定律得：U2EI2r，即，即E(1.60.1)V(0.40.1)r由由得：得：E2 V，r1.【答案答案】2 V1【方法总结方法总结】解决闭合电路问题的一般步骤解决闭合电路问题的一般步骤(1)分分析析电电路路：认认清清各各元元件件的的串串、并并联联关关系系，必必要要时时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路(2)求求总总电电流流I：若若已已知知内内、外外电电路路上上所所有有电电阻阻的的阻阻值值和和电电源源电电动动势势，可可用用闭闭合合电电路路欧欧姆姆定定律律直直接接求求出出；若若内内、外外电电路路上上有有多多个个未未知知电电阻阻，可可利利用用某某一一部部分分电电路路的的已已知知电电流流和和电电压压求求总总电电流流I；当当以以上上方方法法都都行行不不通通时时，可可以以应应用联立方程求出用联立方程求出I.(3)各各部部分分的的电电压压、电电流流：根根据据串串、并并联联电电路路的的特特点点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流(4)注注意意适适用用条条件件：外外电电路路含含有有非非纯纯电电阻阻元元件件时时(如如电电动动机机，电电解解槽槽等等)，不不能能直直接接用用欧欧姆姆定定律律解解决决电电流流问问题题，可可以以根根据据串串、并并联联电电路路特特点点或或能能量量守守恒恒定定律律进进行行列列式式计计算算如如图图所所示示的的电电路路中中，电电阻阻R10.当当开开关关S断断开开时时，电电压压表表示示数数为为6 V当当开开关关S闭闭合合时时，电电压压表表示示数数为为5.46 V，则电源的内阻为多少？，则电源的内阻为多少？解解析析：当当S断断开开时时，R外外，EU外外6 V；S闭闭合合时时，U外外IR，即即5.46 VI10 解解得得I0.546 A再再由由EU外外Ir即即65.460.546r，所以，所以r1.答案：答案：1 在在如如图图所所示示的的电电路路中中，E为为电电源源电电动动势势，r为为电电源源内内阻阻，R1和和R3均均为为定定值值电电阻阻，R2为为滑滑动动变变阻阻器器当当R2的的滑滑片片在在a端端时时合合上上开开关关S，此此时时三三个个电电表表A1、A2和和V的的示示数数分分别别为为I1、I2和和U.现现将将R2的的滑滑片片向向b端端移移动动，则则三三个个电电表表示数的变化情况是示数的变化情况是()AI1增大，增大，I2不变，不变，U增大增大BI1减小，减小，I2增大，增大，U减小减小CI1增大，增大，I2减小，减小，U增大增大DI1减小，减小，I2不变，不变，U减小减小【答案答案】B【方法总结方法总结】直流电路的动态分析直流电路的动态分析1引起电路特性发生变化主要有三种情况：引起电路特性发生变化主要有三种情况：(1)滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片位位置置的的改改变变，使使电电路路的的电电阻阻发发生生变化；变化；(2)电电键键的的闭闭合合、断断开开或或换换向向(双双掷掷电电键键)使使电电路路结结构构发发生变化；生变化；(3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化非理想电表的接入使电路的结构发生变化3分析方法分析方法(1)程程序序法法：基基本本思思路路是是“部部分分整整体体部部分分”即即从从阻阻值值变变化化入入手手，由由串串并并联联规规律律判判知知R总总的的变变化化情情况况，再再由由欧欧姆姆定定律律判判知知I总总和和U端端的的变变化化情情况况，最最后后由由部部分分电电路路欧欧姆姆定定律律及及串串联联分分压压、并并联联分分流流等等规规律律判判知知各各部部分分的的变变化化情况情况(2)结结论论法法“并并同同串串反反”：“并并同同”：是是指指某某一一电电阻阻增增大大时时，与与它它并并联联或或间间接接并并联联的的电电阻阻中中的的电电流流、两两端端电电压压、电电功功率率都都将将增增大大；某某一一电电阻阻减减小小时时，与与它它并并联联或或间间接接并并联联的的电电阻阻中中的的电电流流、两两端端电电压压、电电功功率率都都将将减减小小“串串反反”：是是指指某某一一电电阻阻增增大大时时，与与它它串串联联或或间间接接串串联联的的电电阻阻中中的的电电流流、两两端端电电压压、电电功功率率都都将将减减小小；某某一一电电阻阻减减小小时时，与与它它串串联联或或间间接接串串联联的的电电阻阻中中的的电电流流、两端电压、电功率将增大两端电压、电功率将增大(3)特特殊殊值值法法与与极极限限法法：即即因因滑滑动动变变阻阻器器滑滑片片滑滑动动引引起起电电路路变变化化的的问问题题，可可将将变变阻阻器器的的滑滑动动端端分分别别滑滑至至两两个个极极端端去去讨讨论论一一般般用用于于滑滑动动变变阻阻器器两两部部分分在在电电路路中中都都有有电流时的讨论电流时的讨论(2011北北京京高高考考)如如图图所所示示电电路路，电电源源内内阻阻不不可可忽忽略略开开关关S闭闭合合后后，在在变变阻阻器器R0的的滑滑动动端端向向下下滑滑动动的的过过程程中中()A电压表与电流表的示数都减小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，电流表的示数增大电压表的示数减小，电流表的示数增大解解析析：滑滑动动变变阻阻器器R0的的滑滑片片向向下下滑滑动动，R0接接入入电电路路的的电电阻阻变变小小，电电路路的的总总电电阻阻变变小小，总总电电流流变变大大，电电源源的的内内电电压压变变大大，外外电电压压变变小小，电电压压表表的的示示数数变变小小，R1两两端端的的电电压压变变大大，R2两两端端的的电电压压变变小小，电电流流表表的的示示数数变变小小，A项正确项正确答案：答案：A 如如图图所所示示的的电电路路中中，电电源源电电动动势势E10 V，内内阻阻r0.5，电电动动机机的的电电阻阻R01.0，电电阻阻R11.5.电电动机正常工作时，电压表的示数动机正常工作时，电压表的示数U13.0 V，求：，求：(1)电源释放的电功率；电源释放的电功率；(2)电电动动机机消消耗耗的的电电功功率率；将将电电能能转转化化为为机机械械能能的的功功率；率；(3)电源的输出功率和效率电源的输出功率和效率【解解析析】(1)电电动动机机正正常常工工作作时时，总总电电流流为为I A2 A，电源释放的电功率为，电源释放的电功率为P释释EI102 W20 W.(2)电电动动机机两两端端的的电电压压为为UEIrU1(1020.53)V6 V电动机消耗的电功率为电动机消耗的电功率为P电电UI(62)W12 W电动机消耗的热功率为电动机消耗的热功率为P热热I2R0221 W4 W电电动动机机将将电电能能转转化化为为机机械械能能的的功功率率，根根据据能能量量守守恒恒得得P机机P电电P热热(124)W8 W.【答答案案】(1)20 W(2)12 W8 W(3)18 W90%(3)求求出出总总电电流流后后，再再根根据据串串、并并联联电电路路的的特特点点或或部部分分电电路路欧欧姆姆定定律律求求各各部部分分电电路路的的电电压压和和电电流流，再再根根据据PUI或或PI2R求得功率求得功率2电源输出功率最大值的求解方法电源输出功率最大值的求解方法在在解解答答最最大大功功率率问问题题时时，理理解解好好功功率率最最大大的的条条件件是是关关键键，若若求求解解部部分分电电阻阻不不变变时时，只只要要满满足足电电流流最最大大则则功功率率就就最最大大；若若求求解解部部分分电电阻阻改改变变时时，需需要要计计算算出出功功率率的的表达形式，利用数学知识求极值表达形式，利用数学知识求极值(2011南南通通高高二二检检测测)电电路路图图如如图图甲甲所所示示，乙乙中中图图线线是是电电路路中中的的电电源源的的路路端端电电压压随随电电流流变变化化的的关关系系图图象象，滑滑动变阻器的最大阻值为动变阻器的最大阻值为15，定值电阻，定值电阻R03.(1)当当R为为何何值值时时，R0消消耗耗的的功功率率最最大大，最最大大值值为为多多少少？(2)当当R为为何何值值时时，电电源源的的输输出出功功率率最最大大，最最大大值值为为多多少？少？答案：答案：(1)010.9 W(2)4.5 13.3 W默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P651.(2013烟烟台台高高二二检检测测)有有关关电电动动势势的的说说法法中中正正确确的的是是()A电源的电动势等于内、外电路电势降落之和电源的电动势等于内、外电路电势降落之和B电源提供的电能越多，电源的电动势越大电源提供的电能越多，电源的电动势越大C当当外外电电路路断断开开时时，电电源源路路端端电电压压与与电电源源电电动动势势相相等等D当当电电路路中中通通过过1库库仑仑电电量量时时，电电源源消消耗耗的的其其他他形形式能的数值等于电源电动势的值式能的数值等于电源电动势的值课 堂 巩 固 训 练对应学生用书对应学生用书P65答案：答案：ACD2一一太太阳阳能能电电池池板板，测测得得它它的的开开路路电电压压为为800 mV，短短路路电电流流为为40 mA，若若将将该该电电池池板板与与一一阻阻值值为为20 的的电电阻阻器连成一闭合电路，则它的路端电压是器连成一闭合电路，则它的路端电压是()A0.10 VB0.20 VC0.30 VD0.40 V答案：答案：D3如如图图所所示示，当当滑滑动动变变阻阻器器的的触触片片向向上上端端移移动动时时，电流表电流表A1、A2和电压表和电压表V1、V2的示数如何变化？的示数如何变化？答案：答案：A1变小变小A2增大增大V1增大增大V2减小减小4如如图图所所示示，电电源源电电动动势势E10 V，内内阻阻r0.5，标标有有“8 V16 W”的的灯灯泡泡L恰恰好好能能正正常常发发光光，电电动动机机绕绕线线的电阻的电阻R01，求：，求：(1)电源的总功率；电源的总功率；(2)电动机的输出功率电动机的输出功率解解析析：(1)L正正常常发发光光，路路端端电电压压等等于于灯灯泡泡额额定定电电压压8 V.内电压内电压U内内(108)V2 V则总电流则总电流IU内内/r4 A电源总功率为电源总功率为P电电IE410 W40 W.答案：答案：(1)40 W(2)12 W