(共30张PPT)
第三章 恒定电流
第七节 闭合电路的欧姆定律
闭合电路欧姆定律
？什么是电源
答：电源是自由电荷“搬运工”，通过非静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置。
？什么是电源电动势
答：电源非静电力做功与移动电荷量的比值，电动势表示电源将其它形式能转化为电能的本领。
E=W非/q
？电流产生的条件是什么
答：自由电荷、电势差（电源）、闭合电路
？闭合电路由 电路和 电路组成。
内电路
外电路
内
外
闭合电路欧姆定律
？如下图，在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下由 移向 ；在内电路中，非静电力把正电荷由 移到 。
正极
负极
负极
正极
A
B
C
I
？正电荷在静电力的作用下从电势 的位置向电势 的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是 的方向，所以，在外电路中，沿电流方向电势 。
高
低
电流
降低
？判断A、B、C三点电势的高低
答案：A点电势最高、C点电势最低
A
B
C
I
闭合电路欧姆定律
思考：如下图，在时间t内，外电路中电流做功产生的电热是多少？
Q外=I2Rt
在时间t内，内电路中电流做功产生的电热是多少？
Q内=I2rt
在时间t内，非静电力做功是多少？
W=qE=EIt
E r
R
S
I
a
b
闭合电路欧姆定律
根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和
思考：非静电力做的功W与电流在内外电路中做功产生的电热Q有什么关系？
W=Q外+Q内
EIt=I2Rt+I2rt
E=IR+Ir
E r
R
S
I
a
b
路端电压
电动势等于内、外电路电压之和
闭合电路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。
闭合电路的欧姆定律
E r
R
S
I
a
b
闭合电路欧姆定律
闭合电路欧姆定律
1.内容：闭合电路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.公式：
其中，U外表示外电路上的电势降落，成为路端电压；U内表示内电路的电势降落，即电源电动势等于内外电路电势降落总和。
解析：根据闭合电路欧姆定律求解。
答案：E=1.5V；r=2Ω
例1：一个电源接8Ω电阻时，通过电源的电流为0.15A，接13Ω电阻时，通过的电流为0.10A，求电源的电动势和内阻。
路端电压与负载的关系
思考：在如图电路中，当滑动变阻器的滑片从a滑向b端时，电路的路端电压U如何变化？
E r
R
S
I
a
b
A
R1
R2
R3
R4
路端电压与负载的关系
路端电压U随外电阻R的变化规律
路端电压的表达式：
1.当外电阻R增大时，路端电压U增大
2.当外电阻R减小时，路端电压U减小
3.当外电路断开时，电流I变为0，则U=E，即断路时路端电压等于电源电动势
4.当电源两端短路时，外电阻R=0，此时I=E/r
U=E-Ir
例2：电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电。关于路端电压，下列说法正确的是（ ）
A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变
B.因为U=IR，所以当R增大时，路端电压也增大
C.因为U=IR，所以当I增大时，路端电压也增大
D.因为U=E-Ir，所以当I增大时，路端电压减小
D
路端电压与负载的关系
闭合电路的U-I图
思考：在公式U=E-Ir中，对于同一个电源，其电动势E和内阻r是一定的，请根据函数知识分析描述路端电压U与电流I的关系的U-I图像是怎样的？试画出其大致的情形。
U
I
0
A
B
路端电压与负载的关系
闭合电路的U-I图
U
I
0
A
B
分析：根据纵坐标的特点是横坐标为0，横坐标的特点是纵坐标为0，由此可知，纵轴上的截距表示电动势，横轴上的截距表示短路电流，图像的斜率表示电源的内阻。
U=E
I0=E/r
r=斜率
例3：如图所示为某一电源的U-I图像，由图可知（ ）
A.电源电动势为2V
B.电源内阻为2Ω
C.电源短路电流为6A
D.电路路端电压为1V时，
电路中的电流为5A
U/V
I/A
0
2
0.8
6
1
AD
U/V
I/A
0
2
0.8
6
1
路端电压与负载的关系
闭合电路中的功率和效率
闭合电路中的功率问题
思考：如图，电源电动势为E、内阻为r，外电阻阻值为R，电阻中电流为I。请表示：
1.电源的总功率P总
2.电源内阻消耗的功率P内
3.电源的输出功率P出
P总=EI
P内=I2r
P出=I2R
E r
R
S
I
a
b
思考：根据电源的输出功率P出=I2R，讨论，在纯电阻电路中，输出功率与负载R之间的关系。
提示：根据闭合电路欧姆定律I=E/（R+r）进行分析。
解析：
当R=r时，电源的输出功率最大，最大输出功率为
E r
R
S
I
a
b
E2/4r
r
闭合电路中的功率和效率
闭合电路中的功率问题
电源输出功率P随外电阻R的变化曲线图：
E2/4r
r
1.当R=r时，输出功率有最大值E2/4r
2.当R3.当R>r时，输出功率随着R的增大而减小
闭合电路中的功率和效率
电源的效率问题
电源的效率指的是电源的输出功率与电源的总功率之比
对于纯电阻电路：
由此可见，当R增大时，效率η增大。
分析：当电源有最大输出功率时，即R=r，根据效率公式可得，效率仅为50%。
思考：当电源有最大输出功率时，效率是否也达到了最大值？
闭合电路中的功率和效率
两个完全相同的小灯泡，其U-I图像图图所示，把它们并联后接到电动势E=4V,内阻r=2.5 Ω的电源两端，闭合开关S后，求：
（1）、通过小灯泡的电流；
（2）、小灯泡两端的电压；
（3）、电源的输出功率；
（4）、电源的输出效率？
在如图所示电路中，定值电阻R1=6Ω,滑动变阻器总电阻R2=12Ω.当闭合开关S，滑片P置于中点时，R1的电功率P1=0.54W，电源效率η=90%，求：
电源电动势E和内阻r
R1
R2
E r
例1、如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的阻值变化范围是 0~10Ω。
求：
（1）电源的最大输出功率；
（2）R1上消耗的最大功率；
（3）R2上消耗的最大功率。
R2
R1=2Ω
E=6V r=4Ω
例2、如图所示，电源的电动势E=2V，内阻r=1Ω，定值电阻R0=2Ω，变阻器R的阻值变化范围为0~10Ω，求：
（1）变阻器R的阻值为多大时，R0消耗的功率最大？
（2）变阻器R的阻值为多大时，R上消耗的功率最大？是多少？
（3）变阻器R的阻值为多大时，电源的输出功率最大？是多少？
本节小结
1.闭合电路欧姆定律：闭合电路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.公式：
其中，U外表示外电路上的电势降落，成为路端电压；U内表示内电路的电势降落，即电源电动势等于内外电路电势降落总和。
路端电压U随外电阻R的变化规律
路端电压的表达式：U=E-Ir=E-Er/（R+r）
1.当外电阻R增大时，路端电压U增大
2.当外电阻R减小时，路端电压U减小
3.当外电路断开时，电流I变为0，则U=E，即断路时路端电压等于电源电动势
4.当电源两端短路时，外电阻R=0，此时I=E/r
本节小结
闭合电路的U-I图
U
I
0
A
B
分析：根据纵坐标的特点是横坐标为0，横坐标的特点是纵坐标为0，由此可知，纵轴上的截距表示电动势，横轴上的截距表示短路电流，图像的斜率表示电源的内阻。
U=E
I0=E/r
r=斜率
闭合电路中的功率问题
电源输出功率P随外电阻R的变化曲线图：
E2/4r
r
1.当R=r时，输出功率有最大值E2/4r
2.当R3.当R>r时，输出功率随着R的增大而减小
本节小结
电源的效率问题
电源的效率指的是电源的输出功率与电源的总功率之比
即：
对于纯电阻电路：
由此可见，当R增大时，效率η增大。
当电源有最大输出功率时，即R=r，根据效率公式可得，效率仅为50%。(共5张PPT)
万用表电路图及电学黑箱
G
万用表
6
1
3
4
5
2
G
万用表
测电阻
测电流、电压
测音频电平
测晶体管
测电感
测电容
万用表
用电压档测待测元件两端电压
用欧姆档测待测元件两端电阻
U=0
内含电源
是
否
R 0
R ∞
有充电放电现象
R = 0
反向R 0？
反向R ∞？
反向R = C？
短路
是
否
可能是二极管
短路
是
否
可能是二极管
定值电阻
是
否
电容器
电学黑箱
FUSE PROVIDED
DIODE PROTECTION
30
20
15
MODEL MF47
10
50
金川
100
500
多广1
100
150
20
Ik
小+小
200
50
30
10
4
6
200
40
100
150
200
8
50
0.03
十005
0.05
250
www山上上】L
250
rr十
0.01
A
0.001
200
500
C(uF)50Hz
dBm
1000
15
0.10.20.3
100
10
20
300 hFE
20
100
A-V-2
22
dB
1.(H)50Hz
MC
南京电表厂
苏01000121-1
ZBN21004
MADE IN CHINA
20k2/-V4k2/-V
-2.5
-5.00
SERIALNO.93122143
