人教版高二物理选修3-1第二章2.7 闭合电路欧姆定律--电路的动态分析（共27张PPT）

(共27张PPT)
第7节
闭合电路欧姆定律2
教学目标
1、熟练应用闭合电路欧姆定律解决电路动态变化问题。
2、知道解决电路动态变化问题的两种方法。
3、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。
4、会求解电源(负载）的最大输出（消耗）功率问题。
知识回顾
1．闭合电路欧姆定律
2．路端电压跟负载的关系：
（1）表述：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．
（2）表达式
（1）路端电压随外电路电阻R增大而增大
断路
短路
（2）路端电压U随电流I变化的图象．
在如图所示的电路中，E为电源电动势，r为电源内阻，R1和R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器。当R2的滑动触点在a端时合上开关S，此时三个电表A1、A2和V的示数分别为I1、I2和U。现将R2的滑动触点向b端移动，则三个电表示数的变化情况是
（
）
A．I1增大，I2不变，U增大
B．I1减小，I2增大，U减小
C．I1增大，I2减小，U增大
D．I1减小，I2不变，U减小
B
问题展示
1．电路动态分析问题
问题展示
2．电路中的功率问题
例2　如图4所示，电路中E＝3
V，r＝0.5
Ω，
R0＝1.5
Ω，变阻器R的最大阻值为10
Ω.
(1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消
耗的功率最大？最大为多大？
图4
一、
动态电路的讨论
1、问题概述？
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
2、解决动态电路的基本思路是什么？
基本思路是“部分→整体→部分”。即从阻值变化的的入手，由串并联规律判知R总的变化情况再由闭合电路欧姆定律判知I总和U端的变化情况，最后由部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况
问题解决
（1）确定电路的外电阻R外总如何变化；
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
若电键的闭合使串联的用电器增多，总电阻增大;若电键的闭合使并联的支路增多，总电阻减小。
3.方法归纳：
（
2）根据闭合电路欧姆定律
确定电路的总电流如何变化；
（3）由U内=I总r确定电源内电压如何变化；
（4）由U外=E－U内确定电源的外电
压
(
路端电压
)如何变化；
（5）由部分电路欧姆定律确定干路
上某定值电阻两端的电压如何变化；
（
6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用串联电路的电压关系、并联电路的电流关系）。
1、电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路，当滑动变阻器的触头由中点滑向b端时,
下列说法正确的是（
）
A．电压表和电流表读数都增大
B．电压表和电流表读数都减小
C．电压表读数增大，电流表读数减小
D．电压表读数减小，电流表读数增大
A
课堂训练与检测
二、总结动态电路的规律
如下——“串反并同”
“并同”：是指某一电阻增大时，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；
某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
“串反”：是指某一电阻增大时，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；
某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。
注意“串反并同”法则的应用条件：单变量电路。
对于多变量引起的电路变化，若各变量对同一对象分别引起的效果相同，则该原则的结果成立；若各变量对同一对象分别引起的效果相反，则“串反并同”法则不适用。
2、右图电路中,
设R1增大，各电阻中的电流和两端电压如何变化？
解：
R1增大，总电阻增大；
I
减小；
由U=E-Ir，U增大；
因此U4、I4增大；
由I3=
I-I4，
I3、U3减小；
由U2=U-U3，U2、I2增大；
由I1=I3
-I2，I1减小。
应用“串反并同”法则分析同样可得到结果：
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。
课堂训练与检测
1、分压器电路总电阻的变化
如图所示分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联（以下简称并联段），另一段与并联部分相串联（以下简称串联段）；设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并?，则分压器的总电阻为：
由上式可以看出，当R并减小时，R总增大；当R并增大时，R总减小。
由此可以得出结论：分压器总电阻的变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化相同。
问题延伸
由上式可以看出，当并联的两支路电阻相等时，总电阻
最大；当并联的两支路电阻相差越大时，总电阻越小。
2、
问题延伸
3．如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为△U1和△U2，下列说法中正确的是
（
）
A．小灯泡L1、L2变暗，L3变亮
B．小灯泡L3变暗，L1、L2变亮
C．△U1<△U2
D．△U1=△U2
B
问题延伸
由于闭合电路中内、外电路的电流相等，
1．电源提供的功率:
（电源功率）
2．电源的输出功率:
（外电路得到的功率）
3．电源内阻上的热功率:
3、闭合电路中的功率
4．闭合电路中的能量转化
结论：电源的效率随外电阻的增大而增大
5.电源的工作效率
对纯电阻电路,电源的效率为:
6.电源最大输出功率
电源的输出功率最大时，其效率只有50℅.
3.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是(　
)
ACD
A．电源的路端电压一定逐渐变小
B．电源的输出功率一定逐渐变小
C．电源内部消耗的功率一定逐渐变大
D．电源的供电效率一定逐渐变小
课堂训练与检测
4.如图所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5Ω,
R0为2Ω,变阻器的阻值变化范围为0-10Ω,
求:
(1)变阻器阻值多大时,R0消耗功率最大.
(2)变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多少?
R=0，
R=2.5Ω时,
Pm=1W
课堂训练与检测
对负载为R的纯电阻电路，当R=r时，电源输出的最大功率(亦即负载获得的最大功率)为P
=Ε2/4r．这个命题成立的前提条件是，电源电动势E和内阻r均为定值，外电路负载只有一个可变电阻
．
方法归纳：
问题延伸
等效电源法
若电路结构发生了变化，外电路负载不是一个可变电阻，而是几个串联电阻、并联电阻或混联电阻，欲求可变电阻的最大功率，可用等效电源法求解，具体解题过程如下：
(1)建立等效电源E0(ε0，r0)模型
建模方法：把外电路中的全部定值电阻都纳入电源E(ε，r)内，把它们当成E内阻的一部分，跟E构成电动势为ε0、内阻为r0的等效电源
(ε0，r0)，且使外电路中只保留一个可变电阻
．
(2)求出ε0和r0
ε0的求法：ε0等于E0外电路断路时的路端电压．当E0外电路负载为串联电阻时，ε0=ε．
r0的求法：r0等于E内阻r跟纳入E内全部定值电阻的电阻之和．
(3)求可变电阻获得的最大功率当可变电阻R=r0时，
获得的最大功率(亦即E0输出最大功率)P
=
ε02
/r
0
课堂小结
一、电路动态分析问题
1.基本思路：局部——整体——局部
R外变化规律总结
2.规律总结：并同串反
适用条件
二、电路中功率问题
1.P总=P外+P内
2.电源的效率
3.电源的最大输出功率：R=r
等效电源法
作业布置
1.必做题：学案16
2.整理本节知识点