12.2闭合电路中的欧姆定律（三）课件-2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（32张PPT）

闭合电路中的欧姆定律（三）
拓展1：恒定电流电路的动态分析
拓展1：恒定电流电路的动态分析
针对训练
1、在如图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是(　　)
A．A变大，V变大 B．A变小，V变大
C．A变大，V变小 D．A变小，V变小
滑片P向右移动滑动
变阻器接入电路的电阻变大
总电阻也变大
电流表示数变小
回路中电流减小
R0两端电压减小
滑动变阻器两端电压升高，电压表示数变大
B
2、如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光.如果变阻器的滑片向b端滑动,则( )
A.电灯L更亮,安培表的示数减小
B.电灯L更亮,安培表的示数增大
C.电灯L变暗,安培表的示数减小
D.电灯L变暗,安培表的示数增大
A
①R1电阻变大
②线路中电流变小，A示数变小
③内电压变小
④外电压变大，L两端电压变大，灯变亮
例题精析
3、如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（ ）
A、电压表的读数增大，电流表的读数减小
B、电压表和电流表的读数都增大
C、电压表和电流表的读数都减小
D、电流表的读数增大，电压表的读数减小?
A
R1
R2
R3
V
A
R3增大
闭合电路欧姆定律
I总的减小
U端增大
R总增大
R1两端电压减小
电压表读数增大
R２两端电压增大
R２中电流增大
电流表读数减小
拓展1：恒定电流电路的动态分析
R1
R2
R3
R4
E r
I2
I1
I3
I4
I
【练习】如图所示电路中，设R1增大，各电阻中的电流和两端电压如何变化？
　R1增大，R3与R1“串联”，电流I3、电压U3均减小
　R2、R4与R1“并联”，电流I2、I4均增大；电压U2、U4均增大
拓展1：恒定电流电路的动态分析
拓展1：恒定电流电路的动态分析
外电阻变化——总电阻变化——总电流变化——路端电压和内电压变化——各负载电流电压变化——电路各部分功率变化
拓展2：闭合电路的功率问题
（1）电源功率：P总=IE=U外I+U内I=P输+P内（普遍适用）
（2）电源内阻消耗功率：P内=I2r=U内I=P总-P输（普遍适用）
（3）电源的输出功率：P输=IU外=P总-P内=EI-I2r（普遍适用）
拓展2：闭合电路的功率问题
由功率关系可见：P总=IE；P内=I2r；P输=EI-I2r
思考：在什么情况下，各功率会有最大值？
（1）________________时，P总max
（2）________________时，P内max
（3）________________时，P出max
拓展2：闭合电路的功率问题
（1）P总=IE；P总与I成线性关系，当I取最大值时，P总有最大值
（2）P内=I2r；P内与I为二次关系，当I取最大值时，P内有最大值
（3）P输=EI-I2r；P输与I为二次关系，当I=E/2r时，P输有最大值
拓展2：闭合电路的功率问题
功率与电流的变化关系
在任何情况下都有：
P总=P输+P内
当R=r时，P输=P内
且此时P输最大，为
拓展2：闭合电路的功率问题
电路中电流的变化实际是由外电阻所影响的，我们进一步来探讨功率与外电阻的关系：
观察可见，P与R成非线性关系，也非二次函数
拓展2：闭合电路的功率问题
功率与外电阻的变化关系
典型：输出功率与外电阻的变化关系
当R1R2=r2时，两电路输出功率相等。
典例分析
（1）R2=0Ω；
（2）R2=2Ω， 75%；
（3）R2=6Ω
拓展3：含容电路的分析与计算
拓展3：含容电路的分析与计算
拓展3：含容电路的分析与计算
【典例分析】（多选）在如图所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，C为电容器，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。开关闭合之后，灯泡L能正常发光，当滑动变阻器拨片向右滑动时，下列判断正确的是（ ）
A、灯泡L将变暗 B、灯泡L将变亮
C、电容器C的电量将减小 D、电容器C的电量将增大
AD
【例1】（多选）在如图所示的电路中，电源电动势6V、内电阻为1Ω，R1=6Ω，R2=5Ω，R3=3Ω，电容器的电容C=2×10-5F，若将开关闭合，电路稳定时通过R2的电流为I；断开开关后，通过R1的电量为q，则下列判断正确的是（ ）
A、I=0.75A B、I=0.5A
C、q=2×10-5C D、q=1×10-5C
拓展3：含容电路的分析与计算
AD
拓展3：含容电路的分析与计算
【例2】已知如图电路，E=10V,r=1Ω，R1=R3=5Ω，R2=4Ω，C=100μF。当S断开时，电容器中带电粒子恰好处于静止状态。求：
（1）S闭合后，带电粒子加速度的大小和方向
（2）S闭合后流过R3的总电荷量
（1）a=g，方向向上
（2）4×10-4C
D
拓展3：含容电路的分析与计算
拓展3：含容电路的分析与计算
拓展4：欧姆表
1、表头参数：Ig，Rg，Ug
2、作用：测量Rx
3、原理图：
欧姆表是在电流表的基础上改装而成的。为了使测量电阻时电流表指针能够偏转，表内应有电源。左图是一个简单的欧姆表电路。
拓展4：欧姆表
设电源的电动势为 E，内阻为 r，电流表的电阻为 Rg，可变电阻为 R1，电流表满偏电流为 Ig，欧姆表的总电阻为 RΩ。
当红、黑表笔直接接触时（相当于被测电阻为 0），电流表指针指在最大值 Ig 处.
根据闭合电路欧姆定律：
当红、黑表笔之间接有待测电阻 Rx 时，电流表指针指在 Ix 处：
根据闭合电路欧姆定律：
拓展4：欧姆表
Ig
0 Ω
34Ig
?
50
12Ig
?
150
14Ig
?
450
∞
50 Ω
100 Ω
300 Ω
若RΩ=150 Ω
Ix = Ig 满偏时，Rx= 0
Ix = ???????? Ig时，Rx=50 Ω
Ix = ???????? Ig时，Rx=150 Ω
Ix = ???????? Ig时，Rx=450 Ω
Ix = ????时，Rx= ∞
?
可见，欧姆表的表盘分布不均，但与相应电流有一 一对应的关系。
????????=????????????+????????=????????????????+????????????????
?
????????=?????????????????????????????????
?
拓展4：欧姆表
欧姆表上电阻的刻度线
拓展4：欧姆表
当欧姆表指针指在正中间时，此时的电流可以表示为
类比可见，欧姆表指针在正中间时，测量电阻大小等于欧姆表的内阻大小。
此电阻也称中值电阻
小试牛刀
例.如图所示是欧姆表的原理示意图，其中，电流表的满偏电流为300 μA，电阻Rg＝100 Ω，调零电阻最大值R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电源电动势E＝1.5 V，当电流是满偏电流的二分之一时，用它测得的电阻Rx是多少？
解析：当电流表满偏时有Ig＝????????内
其中R内为欧姆表的内阻，所以有
R内＝ ?????????????＝????.????????????????×????????????? Ω＝5 000 Ω
用它测量电阻Rx时，当指针指在表盘中央时有
Ig＝????????内+????????
解得Rx＝????????????????－R内＝5000 Ω 故测得的电阻Rx是5000 Ω.
?
小结
1、闭合电路的动态分析
2、闭合电路的功率问题
3、含容电路的分析与计算
4、欧姆表及其原理