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第二单元第二单元闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律考纲要求：考纲要求：电源的电动势和内电阻，闭合电电源的电动势和内电阻，闭合电路的欧姆定律，路端电压路的欧姆定律，路端电压 一一 电源电动势和内阻电源电动势和内阻 1 电源电源 其他形式的能转化为电能其他形式的能转化为电能 2 电动势电动势定义定义:电源非静电力做功本领的物理量电源非静电力做功本领的物理量公式公式单位单位:伏特伏特 V物理意义物理意义:反映电源把其他形式的能转反映电源把其他形式的能转 化为电能本领的大小化为电能本领的大小,在数值上等于非静在数值上等于非静电力把电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功到正极所做的功.二二 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律1.内容内容:闭合电路中的电流跟电源电动势成正闭合电路中的电流跟电源电动势成正比比,跟内跟内 外电路中的电阻之和成反比外电路中的电阻之和成反比.2.数学表达式数学表达式:I E=IR+Ir公式中公式中R表示外电路的总电阻表示外电路的总电阻,E表示电源电表示电源电动势动势,r是电源内阻是电源内阻.3.适用范围：纯电阻电路适用范围：纯电阻电路三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压路端电压路端电压:两个特例：两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时（1 1）外电路）外电路断路断路时时断路时的路端电压等于电源电动势断路时的路端电压等于电源电动势练习：关于电源电动势练习：关于电源电动势,下列说法下列说法错误错误的是：的是：（）A、电动势就是电压、电动势就是电压,它是内外电路电压之和它是内外电路电压之和B、电动势不是电压、电动势不是电压,但在数值上等于内外电但在数值上等于内外电压之和压之和C、电动势是表示电源把其它形式的能转化、电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能的本领大小的物理量为电能的本领大小的物理量D、电动势的大小与外电路的结构（如外电、电动势的大小与外电路的结构（如外电路是否接通和外电路的连接方式）无关路是否接通和外电路的连接方式）无关A 练习、有两节电池练习、有两节电池,它们的电动势分别为它们的电动势分别为E E1 1和和E E2 2,内电阻分别为内电阻分别为r r1 1和和r r2 2.将它们分别连将它们分别连成闭合电路成闭合电路,其外电路的电流其外电路的电流I I和路端电压和路端电压U U的关系如图所示的关系如图所示,可以判定可以判定()()ABABUIO12A.A.图象交点所示状态图象交点所示状态,两电路的外电阻相等两电路的外电阻相等B.EB.E1 1EE2 2,r,r1 1rr2 2C.C.图象交点所示状态图象交点所示状态,两电路的电阻相等两电路的电阻相等D.ED.E1 1EE2 2,r,r1 1rr时,随着R的增大输出功率越来越小.(3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大.(4)当P出Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2=r2.(5)P外与R的关系如图所示.共 44 页292.对用电器获得最大功率的分析通常用等效电源法,如当用电器还与其他电路串联时,利用电路的等效性,可以将其他串联电路的电阻R其与电源的内阻r之和看作新的电源内阻,再利用前面的方法分析.共 44 页30典例剖析共 44 页31【例1】如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率B.当R1=R2+r时,R1上获得最大功率C.当R2=0时,R1上获得最大功率D.当R2=0时,电源的输出功率最大共 44 页32 解析 解答该题通常用等效电源法.解题时应根据需要选用不同的等效方式.在讨论R2的电功率时,可将R1视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R2与电动势为E内阻为(R1+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图1),R2的电功率是等效电源的输出功率.显然当R2=R1+r时,R2获得电功率最大,选项A正确.在讨论R1的电功率时,可将R2视为电源内阻的一部分,即将原电路等效为外电阻R1与电动势为E内阻为(R2+r)的电源(等效电源)连成的闭合电路(如图2),R1的电功率即等效电源的输出功率.当R2=0时,等效电源内阻最小(等于r),R1获得的电功率最大;共 44 页33故选项B错误,选项C正确,在讨论电源的输出功率时,(R1+R2)为外电阻,内电阻r恒定,由于题目没有给出R1和r的具体数值,所以当R2=0时,电源输出功率并不一定最大,故选项D错误.综上所述,该题的正确答案是AC.答案答案 AC共 44 页34二含有电容器的电路分析方法技法讲解电容器是一个储存电能的元件,在直流电路中,当电容器充放电时,电路有充电放电电流,一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想不漏电的情况)的元件,在电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它,简化后若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上,分析和计算含有电容器的直流电路时,关键是准确地判断和求出电容器两端的电压,其具体方法是:共 44 页351.确定电容器和哪个电阻并联,该电阻两端电压即为电容器两端电压.2.当电容器和某一电阻串联后接在某一电路两端时,此电路两端电压即为电容器两端电压,而与电容器串联的电阻看成导线.3.对于较复杂电路,需要将电容器两端的电势与基准点的电势比较后才能确定电容器两端的电压.共 44 页3典例剖析第第章章 恒定电流恒定电流基基础础知知识识梳梳理理经经典典题题型型探探究究知知能能优优化化演演练练课课堂堂互互动动讲讲练练返回返回即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)3.如图如图2中电源电动势中电源电动势E10 V，内阻可忽，内阻可忽略，略，R14，R2，C30 F，求：，求：(1)S闭合后，稳定时通过闭合后，稳定时通过R1的电流的电流(2)S原来闭合，然后断开，求这个过程中流过原来闭合，然后断开，求这个过程中流过R1的总电荷量的总电荷量图图2第第章章 恒定电流恒定电流基基础础知知识识梳梳理理经经典典题题型型探探究究知知能能优优化化演演练练课课堂堂互互动动讲讲练练返回返回答案：答案：(1)1 A(2)1.2104C五、含有电容器的电路五、含有电容器的电路例例1 1、如图单刀双掷开关、如图单刀双掷开关S S开始时接通开始时接通2,2,电路中的元件参数电路中的元件参数如下如下,R,R1 1=R=R2 2=10,R=10,R3 3=R=R4 4=20,C=300F,=20,C=300F,电源电动势电源电动势=V,=V,内阻不计内阻不计.求求:(1):(1)当开关从接通当开关从接通2 2改为接通改为接通1,1,且待电且待电路稳定后路稳定后,电容电容C C的电量的电量.(2).(2)当开关从接通当开关从接通1 1改为接通改为接通2 2后后,直到电路中电流强度为零止直到电路中电流强度为零止,通过通过R1R1的电量的电量.共 44 页40【例2】如图所示,电容器C1= F,C2=3 F,电阻R1=,R2=3.当电键S断开时,A、B两点间的电压UAB等于多少?当S闭合时,电容器C1的电荷量改变了多少?(已知电压U=18 V)解析 在电路中电容器C1、C2的作用是断路,当电键S断开时,电路中无电流,B、C等电势,A、D等电势,因此UAB=UAC=UDB=18 V.当S断开时,电容器C1所带电荷量为共 44 页41Q1=C1UAC=C1UDC=10-18 C=1.0810-4 C.当S闭合时,电路R1R2导通,电容C1两端的电压即电阻R1两端的电压.由串联电路的电压分配关系得UAC18 V=12 V此时电容器C1所带电荷量为Q1=C1UAC=10-12 C=0.210-4 C.电容器C1所带电荷量的变化量为Q=Q1-Q1=-3.10-5 C 负号表示减少答案 UAB=18 V 减少3.10-5 C例例3 3、如图所示，电池组的电动势、如图所示，电池组的电动势=18V,=18V,内阻内阻r=1r=1，R2=5R2=5，R3R333，平行金属板水平放置，板间距离，平行金属板水平放置，板间距离d=2cmd=2cm，当可变电阻，当可变电阻R1R1的滑片移到的滑片移到R1R1的中点时，一个带电的中点时，一个带电q=-810q=-810-C C的油滴正好平衡于的油滴正好平衡于平行板间，电流表示数为平行板间，电流表示数为2A2A，求？，求？(1)R(1)R1 1的全部电阻值。的全部电阻值。(2)(2)油滴的质量。油滴的质量。(3)(3)在在R R1 1的滑片移动的情况下，的滑片移动的情况下，油滴可获得的最大的速度是多大？油滴可获得的最大的速度是多大？恒定电流与电场的综合恒定电流与电场的综合 共 44 页43三电路故障的分析方法技法讲解1.故障的特点(1)断路的特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零;若外电路中某两点之间的电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连结部分无断点.(2)短路的特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零.共 44 页442.故障的分析方法(1)仪器检测法断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联,若电压表指针偏转,则该段电路中有断点.共 44 页45短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压时,再逐段与电路并联;若电压表示数为零时,该电路被短路,若电压表示数不为零,则该电路不被短路或不完全被短路.用电压表测量,若理想电压表示数为电源电动势,可判断电路故障为断路;若电压表示数不为零,则电压表两端至电源部分电路无断点且与电压表并联的电路没被短路;若电压表示数为零,则电压表两端至电源的部分电路可能有断点,或者是与电压表并联的部分电路被短路.共 44 页4(2)假设法:已知电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分;然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路;直到找到可能发生的全部故障为止.共 44 页4典例剖析共 44 页48【例3】如图所示的电路中,电源电动势为 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得各部分电压是Uab= V,Uad=0,Ucd= V,由此可判定()共 44 页49A.L1和L2的灯丝都烧断了B.L1的灯丝烧断了C.L2的灯丝烧断了D.变阻器R断路解析 由题目给出的条件可知,电路中有的地方有电压,说明电源是有电压的.由Uab= V和Uad=0可知外电路上bcd段有断点;由Ucd= V可知外电路上cL2d段有断点,即L2烧断,而且除L2外,灯L1和变阻器R都没有与L2同时断开,否则也不存在Ucd= V.这种情况下,Uad=0是情理之中的.故而C选项正确.答案 C共 44 页50第三关:训练关 笑对高考随堂训练共 44 页511.下列关于电源电动势的说法电动势是用来比较电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量外电路断开时的路端电压等于电源的电动势用内阻较大的电压表直接测量电源正负之间的电压值约等于电源的电动势外电路的总电阻越小,则路端电压越接近电源的电动势以上说法正确的是()共 44 页52A.B.C.D.只有解析:电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量.正确,由E=U+Ir知,当外电路断开时,I=0,E=U,正确.由于电压表电阻很大,I很小,则UE.正确.外电路的总电阻越小,路端电压越小,错.正确选项为B.答案:B共 44 页532.如图所示电路中,闭合电键,灯L1L2正常发光,由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()A.R1断路 B.R2断路C.R3短路 D.R4短路共 44 页54解析:等效电路如下图所示,若R1断路,总电阻变大,总电流变小,内电压变小,外电压变大,L2变暗,电流表读数变小,L1变亮,故A正确.共 44 页55若R2断路,总电阻变大,进一步得出L1变暗,L2变亮,故B错误.若R3短路,总电阻变小,电流变大,内电压变大,外电压变小,L1变亮,L2变暗,但电流表示数等于I总-I2变大,故C错误.若R4短路,情形与R3短路相似.D错误,故本题只有A正确.(本题也可用“串反并同”快速求解)答案:A共 44 页53.如图所示,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线.若AB对应的横坐标2 A,那么线段AB表示的功率及I=2 A对应的外电阻是()A.2 W0.5 B.4 W、2 C.2 W1 D. W2 共 44 页5解析:两图线在C点相交,表明电源总功率与内部热功率相等,意味着电源短路.=1,电源电动势E=Ir=3 V,因AB对应的电流I=2 A,根据闭合电路欧姆定律可得所以R=(1.5-1)=0.5,其功率P=I2R=220.5 W=2 W.答案:A共 44 页584.演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器的金属杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,则下列说法正确的是()共 44 页59A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化B.物体M不动时,电压表的示数不会发生变化C.物体M不动时,电路中没有电流D.物体M不动时,电压表没有示数解析:电压表测量的电压是滑动变阻器左部分电压,随着M点的移动,电压表示数也发生变化,物体M不动时,电压表示数不发生变化,故应选B.因电压表为理想电表,电路总电阻不变,故电流不变,所以AC错.答案:B共 44 页05.温度传感器广泛应用于家用电器中,它是利用热敏电阻的阻值随温度变化的特性来工作的.如图甲所示为某装置中的传感器工作原理图,已知电源的电动势E=9.0 V,内电阻不计;G为灵敏电流表,其内阻Rg保持不变;R为热敏电阻,其阻值随温度的变化关系如图乙所示,闭合开关S,当R的温度等于20 时,电流表示数I1=2 mA;当电流表的示数I2=3. mA时,热敏电阻的温度是()共 44 页1共 44 页2A.0 B.80 C.100 D.120 解析:由图乙可知,当R的温度等于20 时,热敏电阻R1=4 k,根据闭合电路欧姆定律可得I1=E/(R1+Rg),解得Rg=0.5 k;当电流表示数I2=3. mA时,由I2=E/(R2+Rg)解得此时热敏电阻R2=2 k,由图乙可知热敏电阻的温度为120,正确选项是D.答案:D