4.1 闭合电路欧姆定律 学案 (4)

4.1
闭合电路欧姆定律
学案4
【学习目标】
知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和
理解闭合电路欧姆定律，并能熟练地用来解决有关的电路问题
理解路端电压与负载的关系
【学习重点】　
熟练运用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题
【自主学习】
1．闭合电路的组成：
①内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻所降落的电压称为内电压；
②外电路：电源外部的电路,其两端电压称为外电压或路端电压；
③内、外电压的关系：E=U+U/.
2．闭合电路的欧姆定律
(1)闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成_______，跟整个电路的电阻成__________.
公式：
U
=
E
–
Ir，（通用）
I
=
（其适用条件：外电路为纯电阻电路）
（2）路端电压与电流的关系图象(U—I图象)
是一条_________线．该线与纵轴交点的值表示__________，该线的斜率表示__________；据U=E-Ir画出电源的U一I图象。如图所示。
3．路端电压U与外电阻R之间的关系：
①当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ur减小，根据U外=E-Ur可知路端电压增大．
②当外电阻R减小时，根据可知电流I增大，内电压Ur增大，根据U外=E-Ur可知路端电压减小．
4．关于闭合电路欧姆定律的动态应用
闭合电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：
(1)判断动态源及动态源总电阻的变化．进而判断闭合电路总电阻的变化情况．
(2)依据，判断闭合电路干路电流的变化情况．
(3)依据U=E-Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况．
(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化．
5．关于电源的功率问题
(1)如图所示，电阻R与电源构成的一个闭合电路．电源的电动势为E，内电阻r，则：
电源消耗的总功率用P总=______求解；
电源的输出功率用P出=________求解；
电源的内耗功率用P耗=________求解．
定值电阻的发热功率亦可用PR=I2R
电源的效率为%
值得注意的是，若外电路是纯电阻电路，部分电路的欧姆定律适用：P=I2R=U2／R．电源的输出功率P外=UI=I2R=U2／R．同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I2r或EI=I2R+I2r,或EI=U2/R+I2r。若外电路是非纯电阻电路，能量守恒方程只有：EI=IU+I2r.
【典型例题】　
例1如图所示，电源电动势E
=
1.5V，内阻r
=
0.5Ω，电阻R1
=
R2，当合上电键S1时，通过电源的电流为1A。求：电键S1、S2都合上时通过电源的总电流和电源两端的电压。
解析要求通过电源的电流，还需要知道外电路的总电阻。当S1合上时根据闭合电路欧姆定律有：I1
=
E/（R1
+
r）得：R1
=
E/I1
-
r
=
1Ω
S1、S2都合上时有：
I
=
E/（R总
+
r）
=
1.5A
路端电压U外
=
E
-
Ir
=
0.75V
例2图所示，当滑动变阻器的滑动触头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
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变小的，所以L2的电流增大，L2变亮。因此，本题的正确选项应为C．
拓展电路中任一局部发生变化，将引起各处的电流和电压的变化。判断这类问题，可以先从局部的变化推出总电流、路端电压的变化，再根据串、并联电路的特点以及部分电路欧姆定律作出相应的判断。
例3如图中电阻R1
=
14Ω，R2
=
9Ω，合上电键S1时，电压表示数为2.8V，当S1、S2都合上时，电压表示数为2.5V。求电源电动势和内阻。
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：
E
=
U1
+
U1r/R1
E
=
U2
+
U2r/R12
（其中R12是电阻R1、R2并联后的总电阻）
解得：E
=
3V，r
=
1Ω
拓展本题给出了根据闭合电路欧姆定律测量电源电动势和内阻的方法，由于定律表达式中包含两个要测量的量，所以至少要进行两次实验，取得两组数据，列出方程组进行求解。实际测量中为了减小误差往往要进行多次测量，描绘路端电压与电流关系的图线，对图线进行分析得到测量结果。
【反思】
收获
疑问
【达标训练】　
1．如图所示．电源的电动势E
=
2V，内电阻为r
=
0.1Ω，R
=
1.9Ω，电流表、电压表对电路的影响不计，且两电表不被烧毁，那么：
（1）当S接到“1”挡时，电流表读数为_________，电压表的渎数为__________.
（2）当S接到“2”挡时，电流表读数为__________，电压表的读数为____________.
（3）当S接到“3”挡时，电流表渎数为___________，电压表的数为_____________.
（1）0，2V；（2）20A，0；（3）1A，0
2．如图所示，当开关闭合时．电路中的能量转化情况是：在干电池内部，静电力移动电荷做功，_______能转化为________能，在整个电路中正电荷从电源的正极经外电路、内电路再回到电源的正极绕行一圈，电场力做功，_______能转化为_______能。
化学；电；电；内
3．关于电功和电热．以下说法正确的是（
CD
）
A．外电路电流做的功一定等于电热
B．外电路中电流所做的功一定大于电热
C．只有在外电路是纯电阻的情况下．电功才等于电热
D．当外电路有电动机、电解槽的情况下电流做的功将转化为热能、机械能、化学能，因此，电功大于电热
4．如图所示．当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时，则（
A
）
A．V的示数增大，A的示数变小
B．V、A示数都增大
C．V、A示数都减小
D．V示数减小，A示数增大
5．一平行板电容器C，极板是水平放置的，它与三个可变电阻及电源连接成如图的电路，有一个质量为m的带电油滴悬浮在电容器的两极板之间，静止不动。现要使油滴上升，可采用的办法是（
CD
）
A．增大R1
B．增大R2
C．增大R3
D．减小R2
6．如图所示，直线A为电源的伏安特性曲线，直线B为电阻R的伏安特性曲线，用该电源和电阻组成一个闭合电路，电源的输出功率和电路的总功率分别为多少
4W；6W
7．如图所示的电路中，R2
=
14Ω，调整R1（0～15Ω），使滑动变阻器滑动触点p从c点移到a点时，通过R2的电流变为原来的1/2，求该电源的内阻.
1Ω
E、r
R
S
L1
L2
L3
P
E、r
V
A
R1
R2
R3