课件19张PPT。 1.知道电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.
2.知道电源电动势等于内、外电路上电势降落之和.
3.理解闭合电路的欧姆定律及其公式,并能熟练应用它们解决有关的电路问题.
4.理解路端电压与电流和外电阻的关系,知道U=E-Ir及U-I图像的意义,并能用图像来分析、计算有关问题.
5.理解闭合电路的功率表达式,知道电路中能量转化情况.
1.通过探究闭合电路欧姆定律,体会能量守恒定律在电路中的具体应用,理解内、外电路的能量转化.
2.通过电源的U-I图像,进一步理解电源的电功率和内阻的物理意义,同时感受物理图像的作用。学法指导课程目标 知识构建+
+
+_
_
__
_
_+
+
++A DC B正极负极CuZn2.在外电路中,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。
3.在内电路中,通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极,所以电流方向为负极流向正极。内电路一方面,存在内阻,沿电流方向电势也降低;另一方面,沿电流方向存在电势“跃升”。
外电路内电路闭合电路的特点1. 用导线把电源、用电器连起来,构成闭合电路.用电器和导线组成外电路,电源内部是内电路. 实验探究理论推导 设电源电动势为E,内阻为r,与一个负载连成闭合电路,负载两端电压为U ,电路中电流为I ,通电时间为t: 化学能电能非静电力做功电流做功其它形式的能根据能量守恒定律,有(1)内容:闭合电路中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。1.电源电动势等于内、外电路电势降落之和.2.闭合电路的欧姆定律(2)表达式:(3)适用范围:外电路为纯电阻的闭合电路闭合电路的欧姆定律路端电路与负载的关系对某一给定的闭合电路来说,电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变,变化情况如下:↓↓↓↓( 1 )当外电路断开时, R→∞,I=0, U内=0, U外=E,此为直接测量电源电动势的依据.( 2 )当电源两端短路时, R=0,I=E/r, U=0 ,U内=E .由于r很小,电路中电流很大,容易烧坏电源,绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。公式(对纯电阻电路)路端电路与电流的关系
设电源的电动势E=3V,内阻r=2 ?.请根据路端电压与电流的关系式U=E-Ir,以U为纵坐标,I为横坐标,作出U-I图像,并讨论以下问题。
(1)外电路断开的状态对应于图中的哪个点?怎样看出这时路端电压与电动势的关系?
(2)电动势E的大小对图象有什么影响?
(3)电源短路的状态对应于图中的哪个点?怎样读出这时电流大小?
(4)r的大小对图象有什么影响?思考与讨论 电源的伏安特性曲线
——路端电压U随电流I变化的图象.(1)图象的函数表达 ②在横轴上的截距表示电源短路电流③图象斜率的绝对值表示电源的内阻,内阻越大,图线倾斜得越厉害①在纵轴上的截距表示电源电动势E. (2)图象的物理意义闭合电路中的功率1. 几种功率及相互关系2. 输出功率随外电阻R的变化关系电源内部非静电力做正功,其他形式的能转化为电势能外电路静电力做正功,电势能转化为其他形式的能闭合电路中内、外电路电流相等,能力突破例1. 在如图所示的电路中,R1=14 Ω,R2=9 Ω,当开关S处于位置1时; 电流表的读数为I1=0.2 A;当开关S处于位置2时,电流表的读数为I2=0.3 A,求电源的电动势E和内电阻r.典题精析I-R法:U-R法:U-I法:典题精析 例2.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均增大规律?方法?技巧 1.基本思路:从局部到整体,再从整体到局部.
2.变化规律:“串反关同”
“并同”:是指某一电阻增大(减小)时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大(减小).
“串反”:是指某一电阻增大(减小)时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小(增大).
“串反并同”法则的应用条件:单变量电路 某一电阻变化连接关系R外的变化闭合电路欧姆定律I总的变化
U端的变化串、并联的基本特点部分电路欧姆定律I分的变化
U分的变化典例:如图所示电路中,闭合开关S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用△ I、 △ U1、 △ U2和△U3表示.下列比值正确的是( )A.U1/I不变,△U1/△I不变 B.U2/I变大,△U2/△I变大C.U2/I变大,△U2/△I不变D.U3/I变大,△U3/△I不变 【方法技巧】判断本题类型要理清三点:
(1)对给定的电源,认为E、r不变
(2)对于有电压变化的闭合电路问题,由E=U外+U内,可知:内、外电路电压变化的绝对值相等,即| △ U外|=| △ U内|.在分析△U2/△I时,要注意到等效电源.
(3)在纯电阻电路中,任何一个电阻的增大(或减小),都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)UI0ACD例3.如图所示,直线A为电源a的路端电压与电流的关系图象;直线B为电源b的路端电压与电流的关系图象;直线C为一个电阻R的两端电压与电流的关系图象.如果将这个电阻R分别接到a、b两电源上,那么有
( )
A.R接到a电源上,电源的效率较高
B.R接到b电源上,电源的输出功率较大
C.R接到a电源上,电源的输出功率较大,但电源效率较低
D.R接到b电源上,电阻的发热功率和电源的效率都较高
图线1:表示闭合电路路端电压U随电路中总电流I的变化情况。外电路的一个通路状态:U=E-Ir(由电源决定)图线2:表示外电路的电流随电压的变化情况。亦即外电路某一电阻的U-I图线。两图线的交点N表示此时电路的实际工作状态,我们称之为“工作状态点”。从交点的横、纵坐标可读出此时电路中的总电流和路端电压的示数。规律?方法?技巧例4. 如图所示直线OAC某一直流电源的总功率P总随电流I的变化图线,抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I的变化图线,A、B两点的横坐标都是2 A,那么I=2 A时电源输出功率及外电阻分别是( )
A.2W,0.5Ω B.4W,2Ω
C.2W,1Ω D.6W,2Ω
典题精析规律?方法?技巧 对P-I图象的综合运用图线中坐标原点I=0,表示电路处于断路工作状态;图线中坐标I=I0/2表示此时外电阻等于内电阻,电源具有最大输出功率,且输出功率等于内电路消耗功率,电源效率等于50%的电路工作状态;图线中坐标I=I0表示外电路短路工作状态。例5. 如图所示的电路,电源的电动势E=9.0 V,内电阻r=2.0 Ω,定值电阻R1=1.0 Ω,R2为可变电阻,其阻值在0~10 Ω范围内调节.
(1)R2取何值时, 电源的输出功率最大?
(2)R2取何值时, R2消耗的电功率最大?
(3)R2取何值时, R1消耗的电功率最大?
(4) R2 取何值时,电源的效率最高?
典题精析规律?方法?技巧1.电源有最大输出功率的四个条件:
(1)闭合电路为纯电阻电路;
(2)电源的电动势和内阻不变;
(3)R为外电路总电阻,并且是变化的;
(4)外电阻等于内电阻,利用等效内阻的方法是解答第二问的最佳方法.
2.当内外电阻相等时,电源输出的功率最大,但此时效率才50%;
3.模型化归:研究变阻器上消耗功率最大时,可把定值电阻看作内阻.
课堂小结W = Q外+Q内E=IR+Ir 纯电阻电路R外增大 ,U路增大