(共32张PPT)
4.1 探究闭合电路欧姆定律
课标阐释
思维脉络
1.了解外电路、内电路,知道电动势等于内外电路电势降落之和。
2.掌握电动势的概念及表达式。了解电池内部能量的转化过程和生活中的电池。
3.理解闭合电路的欧姆定律的内容,掌握其表达式。
4.会分析动态电路问题。
一、测量闭合电路的路端电压和内电压
1.闭合电路组成
(1)外电路:是指电源外部的电路,在外电路中,沿电流方向电势降低。外电路两端的电压叫路端电压。
(2)内电路:是指电源内部的电路,在内电路中,沿电流方向电势升高。内电阻上的电压叫内电压。
2.实验探究
比较项
测路端电压
测内电压
实验原
理图
虚线框内为可调内阻电池
实验
原理
多用电表测电压
测量靠近电源正、负极的两探针之间的电压,得到电源内部电压
比较项
测路端电压
测内电压
实验
步骤
①闭合S,断开S1,测量b、c两端电压Ubc
②闭合S、S1,测量b、c两端电压Ubc'
③断开S、S1,测量a、c两端电压Uac
①闭合S1、S2,测出路端电压U1和内电压U2
②改变电池内阻,重复实验若干次,测得多组实验数据
实验
结论
①当外电路断开时,路端电压最大
②路端电压随外电阻的减小而减小
在误差允许范围内,路端电压与内电压之和为一定值
二、电源的作用——电动势
1.定义:在电源内部非静电力移送电荷所做的功跟被移送电荷量的比值,叫做电源的电动势。
3.单位:国际单位制中,伏特,符号V。同电压的单位。
4.标量:只有大小的物理量,但电源有正负极。
5.物理意义:电源电动势是描述电源将其他形式的能转换为电能本领大小的物理量。它是电源的特征量,跟电源的体积和外电路无关。
三、闭合电路的欧姆定律
1.内容:闭合电路里的电流,跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。
(2)适用范围:纯电阻电路。
3.常用的变形公式及适用范围
(1)公式:E=U外+U内或U=E-Ir。
(2)适用范围:任何闭合电路。
测一测
(多选)如图所示,当可变电阻R=2
Ω时,理想电压表的示数U=4
V,已知电源的电动势E=6
V,则( )
A.此时理想电流表的示数是2
A
B.此时理想电流表的示数是3
A
C.电源的内阻是1
Ω
D.电源的内阻是2
Ω
解析:如题图所示电压表测量的是路端电压,电流表测的是通过R的电流,由部分电路欧姆定律可得U=IR,故I=2
A;再由闭合电路欧姆定律得E=U+Ir,将I=2
A、U=4
V、E=6
V代入可得r=1
Ω。故选项A、C正确。
答案:AC
探究一
探究二
当堂检测
对闭合电路欧姆定律的理解与应用
问题导引
玩具车里的干电池已经用了较长时间,几乎不能带动玩具车运动。小聪把电池取出来后,把它装入了一台式电子钟里,发现电子钟能正常工作。电池放在玩具车里不能使车运动,放入电子钟里却能使电子钟正常工作,这个台式电子钟正常工作时的电流比玩具车正常工作时的电流大,还是小?影响一个闭合电路中的电流的因素有哪些?
提示:台式电子钟正常工作时的电流比玩具车正常工作时的电流小。影响闭合电路中电流的因素有:电源、内外电路。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
一、闭合电路欧姆定律的形式
探究一
探究二
当堂检测
二、路端电压与负载的关系
1.路端电压与电流的关系
(1)公式:U=E-Ir。
(2)图像(U-I图像):如图所示是一条倾斜的直线。
①纵轴的截距等于电源的电动势E;横轴的截距等于外电路短路时
探究一
探究二
当堂检测
2.路端电压随外电阻的变化规律
特例:当外电路短路时,R=0,I=
(称为短路电流),U外=0。由于通常的电源内阻很小,因此短路时会形成很大的电流,这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因。
探究一
探究二
当堂检测
例题1如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数分别为1.6
V和0.4
A,当S断开时,它们的示数各改变0.1
V和0.1
A,求电源的电动势和内电阻。
探究一
探究二
当堂检测
解析:解法一:当S闭合时,R1、R2并联接入电路,由闭合电路欧姆定律得
U1=E-I1r,即E=1.6+0.4r①
当S断开时,只有R1接入电路,由闭合电路欧姆定律得
U2=E-I2r,即E=(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r②
由①②得E=2
V,r=1
Ω。
由闭合电路欧姆定律E=U+Ir=1.6+0.4r=2
V。
答案:2
V 1
Ω
探究一
探究二
当堂检测
方法点拨
闭合电路欧姆定律的应用计算通常有两种方法:一是充分利用题目的已知条件,结合欧姆定律I=
列方程求解,有时求电流I是关键,I是联系内、外电路的桥梁;二是根据具体问题利用图像法求解。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1如图所示电路中,电阻
R1=R2=R3=10
Ω,电源内阻r=5
Ω,电压表可视为理想电表。当开关S1和S2均闭合时,电压表的示数为10
V。则:
(1)通过电阻R2的电流为多大?
(2)路端电压为多大?
(3)电源的电动势为多大?
(4)当开关S1闭合而S2断开时,电压表的示数变为多大?
探究一
探究二
当堂检测
答案:(1)1
A (2)15
V (3)20
V (4)16
V
探究一
探究二
当堂检测
闭合电路的动态分析
问题导引
同样型号的新旧电池接在同一个灯泡上,灯泡的亮度不同;用过一段时间的一节电池,给几个并联的灯泡供电,并联的灯泡个数越多,灯泡反而越暗。这是为什么?
提示:旧电池内阻增大;并联的灯泡个数越多,外电路电阻越小,外电压越小,灯泡越暗。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发生变化的问题分析的基本步骤是
(1)认识电路,明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象。
(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化。
(4)据U=E-Ir判断路端电压的变化。
(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化。
探究一
探究二
当堂检测
友情提示
1.在闭合电路中,任何一个电阻的增大(或减小),将引起电路总电阻的增大(或减小),该电阻两端的电压一定会增大(或减小),通过该电阻的电流一定会减小(或增大)。
2.讨论定值电阻上电压(电流)的变化时,可用部分电路欧姆定律分析,当讨论可变电阻R上的电压(电流)变化时,不能再用I=
分析,因它的电阻变化,电压也变化,I不好确定,只能从串、并联的特点进行分析。
探究一
探究二
当堂检测
例题2如图所示,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,三个灯泡亮度的变化情况是( )
A.L1变亮,L2和L3皆变暗
B.L1变亮,L2不能确定,L3变暗
C.L1变暗,L2变亮,L3也变亮
D.L1变亮,L2变亮,L3变暗
点拨:利用路端电压跟外电阻的关系讨论,先分析总电阻怎么变化,再分析总电流怎么变化,再分析路端电压怎么变化,最后得到各支路的电流和电压的变化情况。
探究一
探究二
当堂检测
解析:当P向右移动时,滑动变阻器的电阻减小,则总电阻减小,总电流增大,内电压增大,路端电压减小,所以L3变亮;因为U3变大,且路端电压变小,所以L1变暗;总电流变大,又I1变小,所以L2的电流增大,L2变亮。因此,本题的正确选项应为C。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
题后反思
处理电路动态变化问题的一般思路是先部分(引起变化的部分),再整体(分析回路的总电阻、干路电流及路端电压的变化),最后回到部分(需要得出结论的部分)。
探究一
探究二
当堂检测
1.(多选)关于电动势的下列说法中正确的是( )
A.电源电动势等于电源正负极之间的电势差
B.用电压表直接测量电源两极得到的电压数值,实际上总略小于电源电动势的准确值
C.电源电动势总等于内、外电路上的电压之和,所以它的数值与外电路的组成有关
D.电源电动势总等于电路中通过1
C的正电荷时,电源提供的能量
探究一
探究二
当堂检测
解析:电源电动势在数值上等于非静电力把1
C正电荷从负极移送到正极所做的功,它与外电路的组成无关,只由电源本身的性质决定。电源电动势和电势差不是一个概念,电源电动势在数值上等于外电路电压与内电路电压之和。用电压表直接测电源两极的电压时,由于内电路要分一部分电压,电压表测得的只是外电压,所以总要略小于电动势的准确值。
答案:BD
探究一
探究二
当堂检测
2.(多选)下列关于电源的说法中正确的是( )
A.电源外部存在着由正极指向负极的电场,内部存在着由负极指向正极的电场
B.在电源外部电路中,负电荷靠电场力由电源的负极流向正极
C.在电源内部电路中,正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极
D.在电池中,靠化学作用使化学能转化为电势能
解析:无论电源内部还是外部,电场都是由正极指向负极,故A项错误。在外部电路中,负电荷靠电场力由负极流向正极,而内部电路中,正电荷由负极流向正极,因电场力与移动方向相反,故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向正极,在电池中,靠化学作用使化学能转化为电势能,选项B、C、D正确。
答案:BCD
探究一
探究二
当堂检测
3.如图所示,L1、L2、L3三盏灯都能发光,且在电路变化时,灯不被烧坏,试判断:当滑动变阻器的滑片P向上移动时,三盏灯的亮度变化情况是( )
A.L3变亮,L1、L2变暗
B.L1、L2变亮,L3变暗
C.L1、L3变亮,L2变暗
D.L1变亮,L2、L3变暗
探究一
探究二
当堂检测
解析:滑片向上移动,总电阻变大,得出总电流减小,即通过L1的电流减小,L1变暗;由总电流减小得出,并联部分的电压增大,L3两端电压变大,L3变亮;通过L3的电流变大,推出通过L2的电流减小,L2变暗。
答案:A
探究一
探究二
当堂检测
4.某电池,当外电路断开时的路端电压为3
V,接上8
Ω的负载电阻后其路端电压降为2.4
V,则可以判定该电池的电动势E和内电阻r为( )
A.E=2.4
V,r=1
Ω
B.E=3
V,r=2
Ω
C.E=2.4
V,r=2
Ω
D.E=3
V,r=1
Ω
探究一
探究二
当堂检测
解析:电路断开时的路端电压即为电源电动势,即E=3
V。再由题意知,当R=8
Ω时,U外=2.4
V,即回路电流为I=
=0.3
A。E=U外+U内=U外+Ir,解得r=2
Ω。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
5.如图中电阻R1=14
Ω,R2=9
Ω,合上开关S1时,电压表示数为2.8
V,当S1、S2都合上时,电压表示数为2.5
V。求电源电动势和内阻。
探究一
探究二
当堂检测
解析:根据闭合电路欧姆定律来求电动势和内阻,一个方程中有两个未知的量,而题中给了两种情况下电压表的两次示数,因此可以列出两个方程:
(其中R12是电阻R1、R2并联后的总电阻)
解得E=3
V,r=1
Ω。
答案:E=3
V,r=1
Ω(共33张PPT)
4.2 测量电源的电动势和内阻
课标阐释
思维脉络
1.掌握测量电源电动势和内阻的实验原理、实验电路及实验方法。
2.学会用图像法处理实验数据。
3.知道多个电池串联、并联时其电动势和内阻的特点。
一、实验目的
1.进一步熟悉电压表、电流表、滑动变阻器的使用。
2.学会用伏安法测电池的电动势和内阻。
3.学会利用图像法处理实验数据。
二、实验原理
1.原理图如图所示。
2.原理:通过改变滑动变阻器的阻值,用电压表和电流表测出每种状态(最少两种)下的U、I值,列出两个方程,即可求出电动势E和内阻r。
三、实验器材
被测电池(干电池)、电流表、电压表、滑动变阻器、开关和导线等。
四、实验步骤
1.确定电流表、电压表的量程,按电路图所示电路把器材连接好,如图所示。
2.把变阻器的滑片移到一端,使阻值最大。
3.闭合开关,调节变阻器,使电流表有明显示数,记录一组电流表和电压表的示数,用同样的方法测量并记录几组I和U的值。
4.断开开关,整理好器材。
5.数据处理:用原理中的方法计算或从U-I图像中找出E和r。
五、注意事项(伏安法则E、r)
1.为了使电池的路端电压变化明显,电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。
2.干电池在大电流放电时,电动势E会明显下降,内阻r会明显增大,故长时间放电不宜超过0.3
A,短时间放电不宜超过0.5
A。因此,实验中不要将I调得过大,读电表的示数要快,每次读完立即断电。
3.要测出不少于6组的I、U数据,且变化范围要大些。用方程组求解时,要在测出的I、U数据中,将第1和第4编为一组、第2和第5编为一组、第3和第6编为一组,分别解出E、r值,再取平均值。
4.在画U-I图像时,要使较多的点落在这条直线上或使各点均匀分布在直线的两侧,个别偏离直线太远的点可舍去。这样,就可使偶然误差得到部分的抵消,从而提高精确度。
5.干电池内阻较小时路端电压U的变化也较小,即不会比电动势小很多,这时,在画U-I图像时,纵轴的刻度可以不从零开始,而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)。但这时图线和横轴的交点不再是短路电流,但纵轴的截距仍然是电池的电动势E,直线斜率的绝对值
照样还是电池的内阻。
探究一
探究二
当堂检测
实验数据的处理与误差分析
问题导引
根据闭合电路欧姆定律,我们可以设计实验通过测量路端电压和干路电流,计算求得电源电动势和内电阻,这样的测量值,哪个量有误差吗?用伏安法测得的电动势和内电阻有什么误差?此外还有什么方法可测量电动势和内电阻?
提示:在测量值中,由于电压表的分流,测得电流变小,测得电动势和内电阻都变小。可以利用电压表和电阻箱或电流表和电阻箱。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
一、测量数据处理方法
1.代数法:运用解方程组求解E和r。
为了减小实验的偶然误差,应该利用U,I值多求几组E和r的值,算出它们的平均值。
2.图像法:
对于E、r一定的电源,路端电压U与通过干路的电流I,U-I图像应该是一条直线,这条直线与纵轴的交点表示电源的电动势,与横轴I的交点表示短路电流,图线斜率的绝对值表示电源的内阻。
探究一
探究二
当堂检测
二、误差分析
1.偶然误差:主要来源于电压表和电流表的读数以及作U-I图像时描点不准确。
2.系统误差:主要原因是未考虑电压表的分流作用,使得电流表上读出的数值比实际的总电流(即流过电源的电流)要小一些。U越大,电流表的读数与总电流的偏差就越大。作图不准确会造成偶然误差。采用课本图4-9电路时E测
探究一
探究二
当堂检测
例题1
用伏安法测定两节干电池组成的电源的电动势E和内电阻r。实验中共测出五组数据,如下表所示:
?
1
2
3
4
5
U/V
2.80
2.60
2.50
2.20
2.00
I/A
0.48
0.80
1.00
1.60
1.98
探究一
探究二
当堂检测
(1)将如图中所给的器材连接成测量E、r的电路,并用箭头标出开关闭合前滑动变阻器滑片的位置。
探究一
探究二
当堂检测
(2)在下图中作出U-I图线,根据图线求出电动势E和内阻r。
探究一
探究二
当堂检测
点拨:(1)实物连线时要注意电表量程和正负接线柱的选择;开关闭合前滑动变阻器的阻值应该取最大;开关要控制全电路,连线之间不能交叉,画线不能“穿过”器材以引起误解。(2)画图像时连线的一般原则是使大部分点落在平滑图线上,少数不在线上的点均匀地分布在线的两侧,个别离线远的点应考虑可能是读数错误,可以舍弃。
探究一
探究二
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解析:(1)连线如图
探究一
探究二
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(2)描点作图如下
探究一
探究二
当堂检测
解得E≈2.9
V,r≈0.51
Ω。
答案:(1)见解析 (2)2.9
V 0.51
Ω
探究一
探究二
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题后反思
本题有几个易错的地方:
错析1:实物连接时电表的量程弄错或正负接线柱弄反。
错析2:连接滑动变阻器时连错,起不到变阻作用。
错析3:作出图像后将图线与I轴的交点当作短路电流。
探究一
探究二
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实验的拓展与创新
名师精讲
测量电池的电动势和内阻的其他方法
1.用一只电流表和电阻箱来测量,电路如图1所示。测量原理:E=I1(R1+r),E=I2(R2+r),由此可求出E和r。此种方法使测得的电动势无偏差,但内阻偏大。
2.用一只电压表和电阻箱测量,电路如图2所示。测量原理:
探究一
探究二
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3.用一只电压表粗测电动势。直接将电压表接电源两端,所测值近似认为是电源的电动势。
探究一
探究二
当堂检测
例题2有一特殊电池,它的电动势约为9
V,内阻约为40
Ω,已知该电池允许输出的最大电流为50
mA。为了测定这个电池的电动势和内阻,某同学利用图示电路进行实验,图中电流表的内阻RA=5
Ω,R为电阻箱,阻值范围0~999.9
Ω,R0为定值电阻,对电源起保护作用。
(1)本实验中的R0应选 (填字母)。?
A.10
Ω B.50
Ω
C.150
Ω
D.500
Ω
探究一
探究二
当堂检测
(2)该同学接入符合要求的R0后,闭合开关S,调整电阻箱的阻值,读取电流表的示数,记录多组数据,作出了如图所示的图线,则根据图线可求得该电池的电动势为E=
V,内阻r=
Ω。
?
探究一
探究二
当堂检测
解析:(1)当滑动变阻器接入电路的阻值为零时,电路中的电流不能超过50
mA,即电路中电阻的最小值为180
Ω,除去电源内阻约为40
Ω、题图中电流表的内阻RA=5
Ω,C选项最为合适。
(2)原理:U外=E-Ir
推出I(R0+R)=E-I(r+RA)
答案:(1)C (2)10 45
探究一
探究二
当堂检测
1.在“用伏安法测电池的电动势与内阻”的实验中,下列注意事项中错误的是( )
A.应选用旧的干电池作为被测电源,使电压表示数的变化比较明显
B.应选用内阻较小的电压表和电流表
C.移动滑动变阻器的滑片时,不能使滑动变阻器短路造成电流表过载
D.根据实验记录的数据作U-I图线时,应通过尽可能多的点画一条直线,并使不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧
解析:实验中选用的电压表的内阻应尽可能大,而电流表的内阻则尽可能小,故选项B错误;其他三个选项的内容均为正确操作。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
2.(多选)用图像法计算电动势和内电阻时,先要描点,就是在U-I坐标系中描出与每组I、U值对应的点,以下说法中正确的是( )
A.这些点应当准确地分布在一条直线上,即U-I图线应通过每个点
B.这些点应当基本上在一条直线上,由于偶然误差不能避免,所以U-I图线不可能通过每一个点
C.不在U-I图线上的点应当大致均衡地分布在图线两侧
D.个别偏离直线太远的点,应当舍去
解析:用描点法画图像时,应使这些点基本在一条直线上,且大致均衡地分布在图线两侧,个别偏离直线太远的点是由于偶然误差造成的,应当舍去。
答案:BCD
探究一
探究二
当堂检测
3.(多选)在测定电池的电动势和内电阻实验的实物连接图中,如图所示,电流表和电压表的正接线柱都尚未连接,为了做这个实验,应该把( )
A.电流表的正接线柱与c点相连
B.电流表的正接线柱与b点相连
C.电压表的正接线柱与a点相连
D.电压表的正接线柱与c点相连
答案:AC
探究一
探究二
当堂检测
4.如图所示,图中E为直流电源,R为已知电阻,V为理想电压表,其量程略大于电源电动势,S1和S2是开关。现要利用图中电路测量电源的电动势E和内阻r,试写出主要实验步骤及结果的表达式。
探究一
探究二
当堂检测
解析:实验步骤:(1)将S1闭合、S2断开,电压表直接和电源相连,记下电压表读数U1,就是电源的电动势;(2)S1、S2均闭合,记下电压表读数U2,即为电阻R两端电压。
答案:见解析
探究一
探究二
当堂检测
5.测量电源B的电动势E及内阻r(E约为4.5
V,r约为1.5
Ω)。
器材:量程3
V的理想电压表V,量程0.5
A的电流表A(具有一定内阻),固定电阻R=4
Ω,滑动变阻器R',开关K,导线若干。
(1)在如图所示的方框中画出实验电路原理图。图中各元件需用题目中给出的符号或字母标出。
(2)实验中,当电流表读数为I1时,电压表读数为U1;当电流表读数为I2时,电压表读数为U2。则可以求出E= ,r= 。(用I1、I2、U1、U2及R表示)?
探究一
探究二
当堂检测
解析:(1)用伏安法测量,由于电源电动势约为4.5
V,超过了电压的量程,为了仪器的安全在干路中串联固定电阻R,起保护作用。电路如图所示。
探究一
探究二
当堂检测(共27张PPT)
4.3 典型案例分析
课标阐释
思维脉络
1.了解欧姆表的工作原理,学会用闭合电路欧姆定律分析其工作原理。
2.理解闭合电路欧姆定律及其公式,并能熟练进行有关的电路分析与计算。
3.学会分析含有电容器的电路,并能进行相关的计算。
一、欧姆表的刻度
1.欧姆表的表盘
(1)欧姆表的刻度不均匀
欧姆表刻度能指示出电阻的数值,但刻度是不均匀的,如图所示,这是因为刻度是根据电流与电阻的对应关系刻出的,而接入不同的被测电阻Rx时,通过的电流Ix(Ix=
)与Rx不是成比例关系,所以刻度是不均匀的。
2.欧姆表的使用
(1)多用电表测电流、电压和电阻时共用一个刻度盘,但不共用一条刻度线,电流、电压的零刻度在刻度盘的左侧,电阻在零刻度在刻度盘的右端。
(2)测电阻时,一般应通过调整倍率,使指针指在中值电阻附近,以有效保证测量精确度。
(3)每次换挡时,必须重新进行电阻调零。
3.使用多用电表测电阻的步骤
(1)机械调零:使用前若表针没有停在左端“0”位置,要用螺丝刀转动调零定位螺丝,使指针指零。
(2)选挡:估计待测电阻的大小,旋转选择开关,使其尖端对准欧姆挡的合适挡位。
(3)欧姆调零:将红、黑表笔短接,调整调零电阻旋钮,使指针指在表盘右端“0”刻度处。
(4)测量读数:将两表笔分别与待测电阻的两端接触,指针示数乘以量程倍率即为待测电阻阻值。
(5)测另一电阻时重复(2)(3)(4)。
(6)实验完毕,应将选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡。
测一测
(多选)关于多用电表表面上的刻度线,下列说法中正确的是( )
A.直流电流刻度线和电阻刻度线都是均匀的,可共用一刻度
B.电阻刻度是不均匀的,最小刻度在刻度盘最右侧
C.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最大刻度线相对应
D.电阻刻度上的零刻度与直流电流的最小刻度线相对应
解析:电流表零刻度线在左侧,最大刻度线在右侧,左侧的零刻度线与欧姆表无穷大重合;右侧的最大刻度线与欧姆表零刻度线重合,欧姆表从右向左读数。故选项B、C正确。
答案:BC
探究一
探究二
当堂检测
闭合电路欧姆定律的应用
问题导引
大家几乎都注意过这种现象:傍晚是每天的用电高峰时段,灯光较暗,而夜深人静时,若打开灯的话,灯光特别亮;夏季打开空调后,你会发现灯泡会变暗,而关掉空调后灯又会马上亮起来,这是为什么呢?
提示:当电路中接入较多的用电器时,由于这些用电器是并联的,其总电阻会变小,干路中的电流就会很大,干路上就会有较大的电压降,造成用户用电器两端的电压变低,所以灯泡亮度也就变暗了。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
解决闭合电路问题的一般步骤
(1)认清外电路上各元件的串、并联关系,必要时需画出等效电路图帮助分析。要特别注意电流表和电压表所对应的电路。
(2)求总电流I:若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势,可用闭合电路的欧姆定律直接求出;若内外电路上有多个未知电阻,可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I;当以上方法都行不通时,可以应用联立方程求出I。
(3)根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。
探究一
探究二
当堂检测
(4)当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等),不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流,也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流,若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算。
探究一
探究二
当堂检测
例题1如图中,电流表的读数I=0.75
A,电压表读数为U=2
V。某一电阻烧断后,电流表的读数变为I'=0.8
A,电压表的读数U'=3.2
V。已知R3=4
Ω,试判断发生故障的电阻值是多少?电源电动势为多少?
点拨:解题时,应先画出等效电路图,明确电路连接方式;然后分析电流表和电压表示数增大的原因。
探究一
探究二
当堂检测
解析:作出等效电路图如图所示。
电流表读数增大,电压表有读数,只能是R1断路。
R1断路后,电压表测电源路端电压。
此时有E=I'(R2+r)①
R1断路前:R2两端电压U2=I2R2=0.75×4
V=3
V,R3两端的电压
所以E=I总r+3②
由①②得E=4
V,r=1
Ω。
答案:8
Ω 4
V
探究一
探究二
当堂检测
题后反思
对于复杂电路来说,作出等效电路图可以使问题简化,能够直观地反映出题目中各数据的关系,方便选择合适的规律进行分析计算。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6
V和0.4
A;当S断开时,它们的示数各改变0.1
V和0.1
A,求电源的电动势及内阻。
解析:当S闭合时,由闭合电路欧姆定律得U1=E-I1r
即E=1.6
V+0.4r①
当S断开时,由闭合电路欧姆定律得
U2=E-I2r,即E=(1.6+0.1)
V+(0.4-0.1)r②
由①②得E=2
V,r=1
Ω。
答案:2
V 1
Ω
探究一
探究二
当堂检测
含容电路的分析与计算
问题导引
电容器是一个储存电能的原件。在直流电路中,当电容器充放电时,电路中有充放电流,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的原件,在分析电路时,如何处理电容器所在支路?
提示:电容器支路可看作断路,故在分析含有电容器的电路时可先把电容器去掉。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
分析和计算含有电容器的直流电路时,准确判断和求出电容器两端的电压是解题的关键。具体方法:
1.分析电路结构及电路结构的变化;
2.分析在前后两种状态下电容器两端的电压及所带电荷量。
在分析时应抓住两点:一是电路稳定时,电容器两极板间的电压不变,电容器连接处相当于电路在该处断开,与电容器串联的电阻的两端电压一定为零;二是稳定时,电容器两极板间的电压等于与它并联的支路两端的电压值。
探究一
探究二
当堂检测
例题2如图所示,电路中E=10
V,R1=4
Ω,R2=6
Ω,C=30
μF。电池内阻可忽略。
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流。
(2)将开关S断开,求此后通过R1的总电荷量。
点拨:开关S闭合时,电路中产生电流,电容器两端的电压等于电阻R2两端的电压;开关S断开后,电路中没有电流,电容器两极间的电压等于电源的电动势,电源通过电阻R1向电容器充电。
探究一
探究二
当堂检测
解析:(1)电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,因此R1与R2串联,C两端的电压即为R2两端的电压。
由欧姆定律得通过R1的电流
(2)C两端电压U1=IR2=6
V
C电荷量Q1=CU1=30×10-6×6
C=1.8×10-4
C
开关S断开稳定后,总电流为零,电容器两端电压为E,所带电荷量
Q2=CE=30×10-6×10
C=3×10-4
C
通过R1的电荷量,即为电容器增加的电荷量
ΔQ=Q2-Q1=1.2×10-4
C。
答案:(1)1
A (2)1.2×10-4
C
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2例题2中当开关S处于闭合状态时,电阻R1突然断路,则此后通过电阻R2的电荷量为多少?
答案:1.8×10-4
C
探究一
探究二
当堂检测
1.(多选)下列说法中正确的是( )
A.欧姆表的每一挡测量范围都是0到∞
B.欧姆表只能用来粗略地测量电阻
C.用欧姆表测电阻,指针越接近刻度中央误差越大
D.用欧姆表测电阻,指针越靠近刻度右边误差越小
解析:从欧姆表的使用,我们知道用每一挡测量前都要进行欧姆调零,而两表笔断开时,相当于电阻为无穷大,故每一挡测量范围都是从0到∞,选项A正确;因欧姆表电阻刻度线不均匀,即电流随电阻非线性变化,故测量出的电阻不可能是准确值,只能用来粗测,选项B正确;欧姆表测电阻,中值附近最准,越靠近两侧误差越大,选项C、D错误。
答案:AB
探究一
探究二
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2.如图所示,在用多用电表测直流电压U和测量电阻R时,若红表笔插入多用电表的正(+)插孔,则( )
A.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表
B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表
C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流
从红表笔流出多用电表
D.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流
从红表笔流入多用电表
探究一
探究二
当堂检测
解析:如题图所示是多用电表的示意电路图,测电压时,由外部提供电源,电流从正(+)插孔流入,测电阻时,由内部提供电源,电流从正(+)插孔流出。
答案:A
探究一
探究二
当堂检测
3.在如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向下滑动时,L1、L2两灯亮度的变化情况为( )
A.L1灯和L2灯都变亮
B.L1灯、L2灯都变暗
C.L1灯变亮,L2灯变暗
D.L1灯变暗,L2灯变亮
解析:当滑动变阻器的滑片向下滑动时,电阻变小,总电阻减小,电路电流增大,内电压增大,外电压减小,则L1灯变暗;同时L1灯上电流减小,则通往左边支路的电流增大,定值电阻两端的电压增大,L2灯两端电压减小,L2灯变暗。
答案:B
探究一
探究二
当堂检测
4.如图所示为热水器的电路图和示意图。现接通电源,发现该热水器没有发热,并且热水器上的指示灯也不亮。用交流电压表测得热水器A、B两端的电压为220
V,指示灯两端的电压为220
V。那么该热水器的故障在于( )
A.连接热水器和电源之间的导线断开
B.连接电阻丝与指示灯的导线发生了短路
C.电阻丝熔断,同时指示灯烧毁
D.同时发生了以上各种情况
探究一
探究二
当堂检测
解析:因为UAB=220
V,U灯=220
V,说明热水器与电源连接完好没有断路,AB间即电阻丝与指示灯均无短路现象,而是AB段和灯有断路现象,选项C正确。
答案:C
探究一
探究二
当堂检测
5.如图所示,电源电动势E=6
V,电源内阻不计。定值电阻R1=2.4
kΩ、R2=4.8
kΩ。
(1)若在ab之间接一个C=100
μF的电容器,闭合开关S,电路稳定后,求电容器上的电荷量。
(2)若在ab之间接一个内阻RV=4.8
kΩ的电压表,求电压表的示数。
探究一
探究二
当堂检测
解析:(1)设电容器上的电压为
电容器的电荷量Q=CUC
解得
Q=4×10-4
C。
(2)设电压表与R2并联后电阻为
解得UV=3
V。
答案:(1)Q=4×10-4
C (2)UV=3
V(共34张PPT)
4.4 电路中的能量转化与守恒
课标阐释
思维脉络
1.理解电功和电功率的概念和公式并能进行有关的计算。
2.理解电热和热功率的概念和公式并能进行有关的计算。
3.从能量的转化和守恒理解电功和电热的区别,知道纯电阻电路和非纯电阻电路。
4.了解闭合电路中的能量转化。掌握闭合电路中的功率分配。
一、电功与电热关系的分析
1.电功W
(1)定义:导体中自由电荷在电场力作用下会发生定向移动,在这个过程中,电场力对电荷做的功,叫电功。
(2)表达式:W=UIt。
(3)单位:国际单位:焦耳,符号:J。常用单位:千瓦时(kW·h),1
kW·h=
1度=3.6×106
J。
2.电功率P
(1)定义:单位时间内电流做的功。
(2)表达式:P=UI。
(3)单位:国际单位:瓦特,符号:W。常用单位:千瓦(kW),1
kW=1
000
W。?
3.焦耳定律
(1)内容:电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比,跟导体的电阻成正比,跟通电时间成正比。
(2)表达式:Q=I2Rt。
(3)单位:国际单位:焦耳,符号:J。
4.热功率
(1)定义:单位时间内电流通过导体发出的热。
(2)表达式:P=I2R。
(3)单位:国际单位:瓦特,符号:W。常用单位:千瓦(kW),1
kW=1
000
W。?
测一测
在电源电压不变的前提下,增加电炉的电热丝在相等的时间内的发热量,可采取的措施是( )
A.增大电热丝的电阻
B.减小电热丝的电阻
C.在电热丝上并联电阻
D.在电热丝上串联电阻
解析:电炉是纯电阻用电器,电流产生的热等于电流所做的功,所以
应减小电炉电阻,选项A错误,选项B正确;给电阻丝并联电阻,对电阻丝的发热量无影响,选项C错误;给电阻丝串联电阻,电阻丝的电压减小,相同时间内的热量减小,选项D错误。
答案:B
二、闭合电路中的能量转化与守恒
由E=U+U内知EI=UI+U内I。
1.电源的总功率P总=EI。
2.电源的输出功率P出=UI。
3.电源内阻消耗的功率P内=
U内I。
做一做
在如图所示的电路中,电源的内电阻r=0.6
Ω。电阻R1=4
Ω,R3=6
Ω,闭合开关后电源消耗的总功率为40
W,输出功率为37.6
W。求:
(1)电源电动势E;
(2)电阻R2的阻值。
解析:(1)电源内电路发热功率Pr=I2r=(40-37.6)
W=2.4
W
则电路中电流强度I=2
A
电源总功率P=Pr+P出=IE=40
W,得E=20
V。
答案:(1)20
V (2)7
Ω
探究一
探究二
当堂检测
电功、电热和电能的关系
问题导引
在日常生活中,经常会用到家用小电器,例如电吹风、电熨斗等,它们都会分为几挡,电吹风可以吹凉风、暖风和热风;电熨斗可以熨丝绸、棉、麻等布料不同的衣物,你知道它们的变挡原理吗?
提示:电吹风在吹凉风时只有电动机接入电路,吹热风时又并联了一个电热丝,电熨斗与此类似。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
一、电功、电热和电能的关系
1.电流做功的过程,就是把电能转化为其他形式能的过程。但有些电路元件,只将电能转化为内能,有些电路元件,电流做功将电能一部分转化为内能,还有一部分转化为其他形式的能,如机械能或化学能等。
探究一
探究二
当堂检测
2.纯电阻电路和非纯电阻电路
探究一
探究二
当堂检测
二、有关电动机的三个功率
1.电动机的特性:电动机是一种非纯电阻用电器,它把电能转化为机械能和热能。在电路计算中,欧姆定律不再适用。
2.输入功率:电动机的总功率。由电动机电路的电流和电压决定,计算P总=UI。
3.输出功率:电动机做有用功的功率。如图所示,P出=mg·v(设重物匀速上升)。
探究一
探究二
当堂检测
4.热功率:电动机线圈上有电阻,电流通过线圈时要发热,热功率P热=I2r。
5.功率关系:P总=P出+P热。
探究一
探究二
当堂检测
警示
解决电动机问题注意区分两种情况:
1.当电动机正常工作时,要分清电动机的总功率、输出功率和热功率。
2.当电动机因故障或其他原因不转动时,相当于一个纯电阻电路。
探究一
探究二
当堂检测
例题1在研究微型电动机的性能时,可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R,使电动机停止转动时,电流表和电压表的示数分别为0.5
A和1.0
V;重新调节R,使电动机恢复正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0
A和15.0
V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。
点拨:解答本题应把握以下两点:
(1)电动机不转时相当于纯电阻,由欧姆定律求线圈电阻。
(2)根据能量守恒求电动机正常运转时的输出功率。
探究一
探究二
当堂检测
解析:当电流表和电压表的示数分别为0.5
A和1.0
V时,电动机停止工作,电路中只有电动机的内阻消耗电能,电功率全部转化为电热功率,有
当电动机正常运转时,电流表和电压表的示数分别为2.0
A和15.0
V,电动机消耗的总功率
P总=U2I2=15.0×2.0
W=30.0
W
线圈电阻消耗的电热功率
则电动机的输出功率
P出=P总-P热=30.0
W-8.0
W=22.0
W。
答案:22.0
W 2
Ω
探究一
探究二
当堂检测
变式训练1如图所示小电风扇额定电压为6
V,先将小电风扇加1.5
V电压,发现电风扇并不转动,此时电流为0.3
A,
(1)求电风扇电机的电阻为多少;
(2)若电阻不变,则当电压为6
V时,此时电流为0.4
A,求电风扇的电功率和热功率;
(3)简述此过程能量是如何转化的。
探究一
探究二
当堂检测
(2)若电阻不变,则当电压为6
V时,此时电流为0.4
A,则电风扇的电功率P=IU=0.4×6
W=2.4
W
热功率P热=I2r=0.42×5
W=0.8
W。
(3)输入给电动机的电能一部分转化为热能,大部分转化为机械能。
答案:(1)5
Ω (2)2.4
W 0.8
W (3)输入给电动机的电能一部分转化为热能,大部分转化为机械能。
探究一
探究二
当堂检测
闭合电路中的功率计算
问题导引
闭合电路中的能量转化如何进行?
提示:在电源内部非静电力做功,把其化学能转化为电能,在电源外部静电力做功,把电能转化成其他形式的能。
探究一
探究二
当堂检测
名师精讲
1.电源的功率P:电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式为
P=IE(普遍适用)
2.电源内阻消耗功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算式为P内=I2r。
探究一
探究二
当堂检测
3.电源的输出功率P出:外电路上消耗的功率,计算式为
P出=IU外(普遍适用)
探究一
探究二
当堂检测
4.电源的输出功率:
由上式可以看出:
(2)当R>r时,随着R的增大输出功率越来越小。
(3)当R(4)当P出探究一
探究二
当堂检测
(5)P出与R的关系如图所示。
探究一
探究二
当堂检测
5.闭合电路上功率分配关系为P=P出+P内,即EI=UI+I2r。
闭合电路上功率分配关系,反映了闭合电路中能量的转化和守恒,即电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出给外电路,并在外电路上转化为其他形式的能。能量守恒的表达式为
EIt=UIt+I2rt(普遍适用)
EIt=I2Rt+I2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路)
由上式可知,外电阻R越大,电源的效率越高。
探究一
探究二
当堂检测
例题2电路图如图甲所示
,图乙中图线是电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图像,滑动变阻器的最大阻值为15
Ω,定值电阻R0=3
Ω。
(1)当R为何值时,R0消耗的功率最大?最大值为多少?
(2)当R为何值时,电源的输出功率最大?最大值为多少?
点拨:求解本题应把握以下三点:
(1)由U-I图像求电源的电动势和内阻。
(2)电路中的电流最大时,R0消耗的功率最大。
(3)利用电源有最大输出功率的条件,求电源的最大输出功率。
探究一
探究二
当堂检测
解析:(1)由题图乙知电压的电动势和内阻为
E=20
V,r=7.5
Ω
由题图甲分析知道,当R=0时,R0消耗的功率最大,最大值为
答案:(1)0 10.9
W (2)4.5
Ω 13.3
W
探究一
探究二
当堂检测
题后反思
当通过定值电阻的电流最大时,其消耗的功率最大。判断可变电阻消耗的功率最大时,可以结合电源的输出功率跟外电阻的变化关系曲线,当外电阻与内电阻相等时,电源的输出功率最大。
探究一
探究二
当堂检测
变式训练2例题2中,(1)当R为何值时,R消耗的功率最大?最大功率是多少?
(2)如果滑动变阻器的最大阻值为3
Ω,当R为何值时,电源的输出功率最大?最大值是多少?
解析:(1)把定值电阻R0和电源作为一个等效电源,其电动势E=20
V,内阻为r1=r+R0=10.5
Ω,则当R=r1=10.5
Ω时,R上消耗的功率
(2)整个电路的外电阻比电源内阻小,由电源的输出功率曲线可知,外电阻越接近电源内阻,电源的输出功率越大,则当R=3
Ω时,电源
答案:(1)10.5
Ω 9.5
W (2)3
Ω 13.2
W
探究一
探究二
当堂检测
1.关于公式①P=IU、②P=I2R、③P=
,下列叙述中正确的是( )
A.公式①适用于求任何电路的电功率
B.公式②适用于求任何电路的电功率
C.公式①②③均适用于求任何电路的电功率
D.以上说法均不正确
解析:对纯电阻电路,电流做的功全部转化为内能,此时公式①②③全部可以用来计算电功率,也就是热功率。但对于非纯电阻电路,公式①仍可用来计算电功率,但公式②③计算的只是热功率,小于电功率。
答案:A
探究一
探究二
当堂检测
2.(多选)一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈电阻相同,都为R。设通过它们的电流相同(电动机正常运转),则在相同的时间内( )
A.电炉和电动机产生的电热相等
B.电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率
C.电炉两端电压小于电动机两端电压
D.电炉和电动机两端电压相等
解析:已知R、I相同,则由公式Q=I2Rt可知,电炉和电动机产生的电热相等,选项A正确;电动机正常运转时,除去热功率外,一部分电功率转化为机械功率,因此对本题来说,选项B、C正确,选项D错误。
答案:ABC
探究一
探究二
当堂检测
3.(多选)如图所示,电源电动势为E,内阻为r,R1、R2为定值电阻,R3为滑动变阻器,当R3的滑片P向右移动时,下列说法中正确的是( )
A.R1的功率必然减小
B.R2的功率必然减小
C.R2的功率必然增大
D.电源消耗的功率必然减小
解析:当滑片P向右移动时,R3增大→R增大→I减小→U增大→I1增大→I2减小,所以P1增大,P2减小,P减小,选项B、D正确。
答案:BD
探究一
探究二
当堂检测
4.如图所示,电路电压为60
V,内阻不计,电阻R=2
Ω,电动机的内阻R0=1.6
Ω,电压表的示数为50
V,电动机正常工作,求电动机的输出功率。
P总=U1I=50×5
W=250
W
P热=I2R0=52×1.6
W=40
W
P机=P总-P热=250
W-40
W=210
W。
答案:210
W(共20张PPT)
本章整合
专题一
专题二
专题三
专题一 电路故障分析
1.故障特点
(1)断路特点:电路中发生断路,表现为电源电压不为零而电流为零。若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零,则这两点间有断点,而这两点与电源连接部分无断点。
(2)短路特点:电路中发生短路,表现为有电流通过电路而电压为零。
专题一
专题二
专题三
2.故障的分析方法
这类题目要从已知条件出发,进行严密的推理,找出故障的原因。具体分为两种方法:
(1)仪器检测法
①断点故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,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。
②短路故障的判断:用电压表与电源并联,若有电压,再逐段与电路并联,若电压表示数为零,则该电路被短路;若电压表示数不为零,则该电路没有被短路或不完全被短路。
专题一
专题二
专题三
(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。用此方法,直到找出发生故障的全部可能为止。
专题一
专题二
专题三
专题训练1如图所示的电路中,闭合开关S后,灯L1、L2都发光。后来由于某种故障使灯L2突然变亮(未烧坏),电压表的读数增大,由此可推断,这故障可能是( )
A.电阻R1断路
B.电阻R2短路
C.灯L1两接线柱间短路
D.电阻R2断路
点拨:根据题设条件,电路中的某种故障产生两个后果:一是灯L2突然变亮;二是电压表的读数增大。只有符合这两个条件的故障才是可能的故障。
专题一
专题二
专题三
解析:因为电压表的读数增大,所以路端电压增大,电源内阻上的电压减小,说明总电流减小,电路总电阻增大。
若电阻R1断路,会导致总电阻增大,总电流减小,而此时灯L2两端的电压会减小,致使灯L2变暗,故选项A错误。
若电阻R2短路,灯L2将不亮,选项B错误。
若灯L1两接线柱间短路,电路的总电阻减小,总电流增大,电压表的读数减小,不符合题意,选项C错误。
若电阻R2断路,电路的总电阻增大,总电流减小,电压表的读数增大,符合题意。而总电流减小,导致内电压和灯L1、R1并联部分电压减小,灯L2两端电压增大,灯L2变亮。故选项D正确。
答案:D
专题一
专题二
专题三
专题二 电路的动态分析
1.原理:闭合电路欧姆定律,部分电路欧姆定律。
2.所解决问题:由于断开或闭合开关,改变滑动变阻器滑片位置等电路结构改变而引起电路中一系列物理量发生变化的现象。
3.注意要点
(1)熟练掌握部分电路、闭合电路欧姆定律。
(2)串、并联电路的电压、电流关系。
专题一
专题二
专题三
4.一般步骤
(1)确定电路的外电阻如何变化。
(3)由U内=Ir得出电源内电压如何变化。
(4)由U外=E-U内判断路端电压如何变化。
(5)由部分电路欧姆定律确定某定值电阻两端电压变化。
(6)确定变化部分的电压、电流的变化。
专题一
专题二
专题三
专题训练2如图所示,将变阻器R0的滑片P向右滑动时,分析各电表示数如何变化?
专题一
专题二
专题三
答案:A的示数增大、V的示数减小、A2的示数减小、V1的示数增大、V3的示数减小、A3的示数减小
专题一
专题二
专题三
题后反思
在直流电路中的电路变换,通常是通过变阻器或开关等来实现的,在研究电路交换问题时,抓住变化中的不变量,是解题的关键。
专题一
专题二
专题三
专题三 非线性电阻电路问题
由于热敏电阻、二极管的伏安特性曲线是非线性的,很难(几乎是不可能)写出伏安特性曲线的解析式,因此解答这类问题只能用图像法,即对于没有找到函数关系的物理量之间的关系,可以利用图像法直观形象地表示。
专题一
专题二
专题三
专题训练3“220
V,60
W”的白炽灯A和“220
V,100
W”的白炽灯B的伏安特性曲线如图所示,若将两白炽灯串联后接在220
V的电源上,两灯实际消耗的电功率各是多少?
专题一
专题二
专题三
解析:由于两灯的伏安特性曲线不是直线,所以不能求出两灯泡串联时电阻,而由串联知识可知通过两灯的电流相同,而电灯电压之和为220
V,设串联时两端的电压分别为UA、UB,则UA+UB=220
V,由题图很难确定UA、UB,我们可以将上式进行变换,即UA=220
V-UB,这样将UB的曲线进行变换设为UB',即UB'=220
V-UB,画一条UB'的曲线,由UA=UB'可找到两曲线的交点,即电流相同的点。
如图所示,选(220
V,0)为另一坐标系的原点,原U轴的相反方向为另一坐标系的电压轴正方向,另一坐标系的电流轴正方向与原坐标系的相同。把B灯的伏安特性曲线反过来画,得到在另一坐标系中B灯的伏安特性曲线B'。B'与A两条伏安特性曲线的交点为P,由P点的坐标可知两灯中的电流均为I=0.25
A,两灯的电压分别为UA=150
V,UB=70
V。
专题一
专题二
专题三
根据电功率的定义式可知两灯实际消耗的电功率为PA=IUA=37.5
W,PB=IUB=17.5
W。
答案:PA=37.5
W PB=17.5
W
专题一
专题二
专题三
题后反思
此题关键是抓住串联电路的特点:白炽灯串联,通过两白炽灯的电流相等,两白炽灯两端的电压之和为220
V,对曲线B进行变换,再结合图像解题。
专题一
专题二
专题三
专题训练4图甲中所示为一个灯泡两端的电压与通过它的电流的变化关系曲线,可见两者不成线性关系,这是电热使灯丝的温度发生了变化的缘故。参考这条曲线,回答下列问题(不计电流表和电池的内阻)。
(1)若把三个这样的灯泡串联后,接到电动势为12
V的电源上,求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。
(2)如图乙所示,将两个这样的灯泡并联后再与10
Ω的定值电阻串联,接在电动势为8
V的电源上,求通过电流表的电流值及各灯泡的电阻值。
专题一
专题二
专题三
(2)设此时灯泡两端的电压为U,流过每个灯泡的电流为I,根据闭合电路欧姆定律得E=2IR0+U,代入数据得U=8-20I。在图甲上画出此直线,得到如图所示的图像,可求得直线和曲线的交点坐标为(2
V,0.3
A),即流过电灯的电流为0.3
A,流过电流表的电流为0.6
A,此
答案:(1)0.4
A 均为10
Ω (2)0.6
A 均为6.7
Ω
专题一
专题二
专题三
题后反思
巧妙应用电源等效法,把电阻R0作为电源内阻,将闭合电路欧姆定律与I-U图像相结合可以给解题带来方便。