人教版 物理 必修第三册 12.2.2闭合电路的欧姆定律 课件(共45张PPT)

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12.2.2闭合电路的
欧姆定律
复习回顾：
1、什么是闭合回路以及外电路和内电路？
2、电动势的定义是什么？
3、电动势的物理意义是什么？
4 、是不是电源的体积大电动势就大？
5、 电动势和电压的区别？
6、电源的三个参数是什么？
7、闭合电路的欧姆定律是什么？四个变形式是什么
8、路端电压和负载的关系？两个U-I图像的区别？
闭合电路中的功率和效率问题
闭合电路的动态分析
含容电路的分析与计算
01
02
03
目录
CONTENTS
电路的故障分析
04
闭合电路中的功率和效率问题
PART 1
一、闭合电路中的功率和效率问题
1．电源的总功率
P总＝EI
＝U外I＋U内I
＝P出＋P内。
2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。
3．电源的输出功率
P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。
若外电路是纯电阻电路，则有
(2)当R>r时，随着R的增大，输出功率越来越小。
(3)当R（4）即|R-r|越大时,P出越小;|R-r|越小时,P出越大;|R-r|=0时,P出最大。
(4)当P出5．电源的效率
因此R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，但效率仅为50%。
4.定值电阻的功率
　　定值电阻的功率P定=I2R,P定只与电流I有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大,P定最大。
例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求：
(1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值；
解：(1)保护电阻为定值电阻，当电路中的电流最大时，即R＝0时，保护电阻的功率最大。
P0max＝ ＝ W＝8 W
例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求：
(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值；
解：(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R＝R0＋r，即R＝1 Ω＋0.5 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大
PRmax＝ ＝ W＝6 W。
例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求：
(3)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值；
(3)把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P＝ 2R＝ 。
可知不能满足R＝r等，所以当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗功率最大，最大值为
P＝ 2R＝ W。
例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求：
(4)电源的最大输出功率。
(4)由电功率公式P出＝ 2R外＝
当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时有P出max＝ ＝ W＝9 W。
“等效电源”法判断可变电阻的电功率：
对于变化的电阻，其电功率的变化不能直接用P＝I2R判断，一般应用“等效电源”法：将其他定值电阻转换为电源的内阻，将可变电阻视为“等效电源”的外电阻，其功率视为“等效电源”的输出功率，再根据电源输出功率与外电阻的关系判断。
例2.(2023·长沙一中期中)（单选）如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为(　　)
A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W
C
闭合电路的动态分析
PART 2
二、闭合电路的动态分析
1.闭合电路动态分析的思路
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、电流发生变化,分析这类问题的基本思路如下:
2.判定总电阻变化情况的规律
(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
(2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多,则电路的总电阻减小。
(3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。
(4)在如图所示的电路中,滑动变阻器采用两下以上接法，且两下接到一起。则滑片滑到中间时总电阻最大。
设滑动变阻器的下半部分的电阻为,由串并联电路的知识可得：
=+
由
和定积最大
当=-当=
积有最大
3.闭合电路动态分析的方法
(1)程序法:遵循“局部—整体—部分”的思路,按以下步骤分析:
①“串反”是指某一电阻增大(或减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小(或增大)。
②“并同”是指某一电阻增大(或减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大(或减小)。
(2)结论法——“串反并同”
③.特别注意：若不计电源内阻，除路端电压U外始终等于电源电动势E，不满足“串反并同”的结论。
(3)特殊值法与极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。
例3.（单选）如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定不变，现将滑片P移向右端，则(　　)
A. 电流表的示数变大
B. 电压表的示数不变
C. 电灯L消耗的功率不变
D. 电阻R1消耗的功率变小
A
例4.（单选）如图所示电路，当R2的滑动片向右移动时，各表的变化情况是(　　)
A．A1、A2读数均变大，V1、V2读数均变小
B．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变大，V2读数变小
C．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变小，V2读数变大
D．A1、A2读数均变小，V1、V2读数均变大
C
例5.（多选）如图所示，把滑片向右移动一段距离，V1变化量为ΔU1，
V2变化量为ΔU2，则（ ）
A.|ΔU1|>|ΔU2| B.|ΔU1|=|ΔU2|
C.|ΔU1|<|ΔU2| D. ΔU1<0，ΔU2>0
AD
4.电路发生变化后，判断电流、电压变化量的绝对值大小
例6.（多选）如图所示，把滑片向左移动段距离，则正确的是（ ）
A.
B.
C. D.
ACD
5.电路发生变化后，判断电流电压比值大小以及电流电压变化量的比值的绝对值大小
例7.(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡。闭合开关，当照射到R0的光照强度
减小时，以下分析正确的是( )
A．电流表示数减小 B．电压表示数不变
C．灯泡变亮 D．电源效率增大
AD
6.含光敏电阻和灯泡亮度分析
含容电路的分析与计算
PART 3
三、含容电路的分析与计算
1.电容器在直流电路中的特点
在直流电路中,当电容器充、放电时,电路中有充、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穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可去掉它。若要求电容器所带的电荷量,可再在相应位置补上。
2.静态分析与动态分析
(1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线,电容器两极板间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压。如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,
由于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。
(2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路时,电容器带的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。
3.含有电容器电路的解题步骤
(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。
(2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。
(3)通过电容器的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电粒子的运
第二部分 点击在此输入你的标题内容
(4)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。
(5)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。
例8.（单选）如图所示，平行板电容器中有一带电液滴处于静止状态，电压表为理想电表，现将滑动变
阻器R2的滑片P缓慢向上端滑动，在液滴未打到极
板前，下列说法正确的是(　　 )
A．电容器中电场强度将增大
B．电容器所带的电荷量将增加
C．流经R1的电流减小，电压表读数增大
D．液滴带负电，电场力做负功，电势能增大
D
例9.（单选）(2024·南通四模)如图所示，R1、R2为定值电阻，C为电容器．闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中(　　)
A. 电阻R2中有向下的电流
B. 通过电阻R1的电流增大
C. 滑动变阻器R两端的电压变小
D. 电容器C极板所带电荷量变小
A
例10.（单选）(2024·新疆乌鲁木齐月考)如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是(　　 )
C
电路的故障分析
PART 4
四、电路的故障分析
1.断路：电流为零，电压不为零
2.短路：电压为零，电流不为零
注意：
不论用电器断路还是短路，电路都不能工作
例11.（单选）如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2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
A
例12.（单选）如图所示的电路中，电源电动势为6V，当开关接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uab=6V ， Uad=0V ， Ucd=6V ， 由此可以判定( )
A.L1和L2 的灯丝都烧断了
B.L1的灯丝烧断
C.L2的灯丝烧断
D.变阻器R断路
小技巧：电压表无示数，与电压表并联的电路一般无问题，问题出在与电压表串联的电路中，电压表有示数，与电压表串联的电路一般无问题，问题出在与电压表并联的电路中。
C
谢
谢
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