物理：2.7《闭合电路欧姆定律》学案（教科版选修3-1）

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闭合电路欧姆定律
一．本节高考考点及要求
1．电源电动势和内电阻 II
2．闭合电路欧姆定律 I
二．基础回顾
一、电动势
电源定义：把其它能量转化为电能的装置。
作用：给电路提供持续的电压。
2．电动势的含义：
描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电源 时两极间电压。用符号E表示。
（1）电动势由电源自身决定，与外电路 关
（2）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和，关系式为E=U+U′
二、闭合电路欧姆定律
1．闭合电路欧姆定律：电路中的电流和电源电动势成正比，跟电路中的总电阻成反比。
表达式为：I= 常常写成：E=IR+Ir
2．路端电压：
路端电压变化规律
如图所示电路。闭合电键，滑线变阻器阻值R逐渐减小，对应伏特表读数U逐渐 ，U的理论变化范围为 。原因是：电源存在 ，随着R变小，电流 ，因电源内阻损失的电压U′ ，外电路电电压U 。
变化流程为：
R↑→I↓→U′↓→U↑
当R→∞时，I= （断路时）、U′= 、U=
R↓→I↑→U′↑→U↓
当R=0时，I=（电路中最大电流）U′= 、U=
3．在闭合电路中的能量转化关系
电源总功率（电路消耗总功率）：P总=
外电路消耗功率（电源输出功率）：P出=
内电路消耗功率（一定是发热功率）：P内=
纯电阻电路中，电源输出功率随外电路电阻变化关系：
P出=UI=·R·=·R
讨论：当R= 时，输出功率有极大值：P出= ；电源输出功率与外阻关系图象如图所示，R＜r时，R增大输出功率 ，R=r时输出功率 ，R＞r时，R增大，输出功率 。
三．例题精讲
例1．如图2所示，当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时，电路中各电表示数如何变化？（电表内阻对电路的影响不计）
解：滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时，外电路电阻增大，由得总电流（I1）减小，电源内部降压减小，由U=E-得路端电压U4增加，由U1=I R1得电阻R1电压U1减小，由U2=U4-U1得AB间电压U2增加，再由得R2支路电流I2增加，最后由I3=I1-I2得滑动变阻器中电流I3减小。
例2． 如图，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1=10Ω，R2=8Ω．当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A．那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值
A.0.28A B.0.25A
C.0.22A D.0.19A
解：电键接2后，电路的总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A．电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A．所以只能选C。
例3．在图示的电路中，若R1=4Ω，R3=6Ω，电池内阻r=0.6Ω，则电源总功率为40W，输出功率为37.6W，求电源电动势和电阻R2
解：根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=40－37.6=2.4W
电路电流强度I=2A
同电源总功率：εI=40， 得 ε=20V
即外电路总电阻：

R=

根据闭合电路欧姆定律ε=IR+Ir
即： 20=2×（2.4+R2）+2×0.6，解得
R2=7Ω
例4．如图所示电路，电源的内阻r=0.4Ω，电阻R1=R2=R3=4Ω，开关S合上时，电流表A的示数为1.5A，电压表V的示数为2V，求开关S断开后电压表V的示数。（电压表和电流表内阻的影响不计）
??解答：开关S闭合时等效电路如图：
??
??U3＝I3R3＝1×4=4（V）
??U4=U3-U2=4-2=2（V）
??I4=I1＋I2=1（A）
??
??E=U3＋（I3＋I4）r=4＋（1＋1）×0.4=4.8（V）
??S断开时等效电路如图
??
??
U=I1R
U内=I1r
U
r=0
I1
O
E
I
o R
P出
Pm
r
A1
A2
A3
V2
V
A
B
V1
R1
R2
R3
C
2
A
R1
R2
1
S
R1 R2
R3
R4
R3
R1
R2
R4
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