人教版高二物理选修3-1 2.7闭合电路的欧姆定律 课件 (共32张PPT)

(共32张PPT)
2.7闭合电路的欧姆定律
基本概念
用导线把电源、用电器连成的一个完整的电路
由用电器、导线组成的叫外电路
电源内部的电路叫内电路
闭合电路：
外电路：
内电路：
R
S
内电路
外电路
E
r
r
E
内电路
等
效
r
E
内电路
R
S
外电路
在外电路中，电流方向由正极流向负极。
在内电路中，由于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。
闭合电路的电流方向
内电路与外电路中的总电流是相同的。
a
b
a
b
c
d
1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，电流为
I,则在时间t内,外电路中有多少电能转化为内能？
E外=I2Rt
2、内电路也有电阻r，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？
E内=I2rt
3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功
W=Eq＝EIt
4、以上各能量之间有什么关系？
讨论
r
E
R
K
结论：根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。
W=E外+E内
即：EIt=I2Rt+I2rt
整理得
：
E=IR＋Ir
２、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
１、对纯电阻电路
二、闭合电路欧姆定律
说明：
2、
是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压.
3、
是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压.
1、
电路中电势降落关系
U内
U外
E
结论：E
=
U外+
U内
E
r
R
S
+
+
电流
+
电动势
2路端电压与负载的关系
在E、r一定的情况下:当外电阻R增大时，U外增大,但不成正比
U
R
O
2.外电路短路时
1.外电路断路时
E
路端电压随电流变化关系的图像
图象的函数表达：
U
I
O
E
I短
图象的物理意义：
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
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．
E=1.5V
r=0.2Ω
1、如图，R＝0.8Ω当开关S断开时电压表的读数为1.5V；当开关S闭合时电压表的读数为1.2V则该电源的电动势和内电阻分别为多少?
E、r
s
R
V
2、如图，Ｒ1=14Ω,Ｒ2=9Ω,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.2A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.3A.求电源的电动势E和内电阻r.
E
=
3V
r
=
1Ω
s
E、r
R1
A
R2
1
2
3、如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可知,该电源的电动势为
V,内阻为
Ω
0.5
U/V
I/A
O
1
2
3
2
4
6
3
4、如图所示，在同一坐标系中画出a、b、c三个电源的U一I图象，其中a和c的图象平行，下列说法中正确的是
（
）
A．
EaB．
Eb=Ec，rc>rb
C．
EaD．
Eb5、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定(
)
AB
U
I
O
1
2
A.图象交点所示状态,
两电路的外电阻相等
B.E1>E2,r1>r2
C.图象交点所示状态,
两电路的总电阻相等
D.E1>E2,r1四、恒定电流电路的动态变化分析：
具体步骤:
(1)根据某一支路电阻的变化判断全电路总电阻的变化情况．
(2)判断闭合电路干路电流的变化情况（I=E/R）
(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．
1.如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向上端移动时（
）
A、电压表的读数增大，电流表的读数减小
B、电压表和电流表的读数都增大
C、电压表和电流表的读数都减小
D、电流表的读数增大，电压表的读数减小?
A
R1
R2
R3
V
A
2.A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是(
)
A、A、B灯都变亮
B、A、B灯都变暗
C、A灯变亮，B灯变暗
D、A灯变暗，B灯变亮
B
E、r
s
R
B
A
由
得
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
五、闭合电路中的功率
4．闭合电路中的能量转化
电源提供电能
外电路消耗的能量
内电路消耗的电能
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:
0
R
P
r
PM
6．电源最大输出功率
电源的功率最大时，其效率只有50℅
3.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,变阻器消耗的功率最大.其最大功率为多少?
(2)
变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大.
(3)变阻器的阻值多大时，电源输出的功率
最大。最大是多少？
R0
E
r
R
R=0时,输出功率最大。
R=2.5Ω时,变阻器消耗的功率最大.Pm=0.4W
六、含电容器电路的分析
思路方法：
1、电路稳定后，电容器在电路中就相当于断路
2、电路稳定后，电容所在电路无电流，所以其两端的电压就是所在支路两端的电压
3、电路的电压、电流变化时，会引起电容器的充放电，进而引起内部电场的变化
1.
图中,开关S1、S2均处于闭合状态,在分别断开S1、S2
后的短暂过程中,关于流过电阻R1、R2的电流方向,以下判断正确的是（
）
A、若只断开S1,流过R1的电流方向为自左向右
B、若只断开S1,流过R1的电流方向为自右向左
C、若只断开S2,流过R2的电流方向为自左向右
D、若只断开S2,流过R2的电流方向为自右向左
AC
R1
R2
C
s2
s1
E
2.如图所示,E=10V,
R1=4Ω,R2=6Ω,C=30μF.电池内阻可忽略.
(1)闭合开关S,求稳定后通过R1的电流.
(2)然后将开关S断开,求这以后流过R1的总电量.
R1
R2
C
s
E
(1)I=1A
(2)Q=1.2X10-4C
3.在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0Ω;R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω;电容器的电容C=100μF.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电量.
R1
R2
C
s
E,r
R4
R3
Q=10-4C
4.如图所示,将一电动势E=6V,内阻r=0.5Ω的电源,与一粗细均匀的电阻丝相连,电阻丝的长度为L=0.3m,阻值为R=4Ω,电容器的电容为C=3μF,闭合开关使其达到稳定状态后,当滑动触头P向右以速度v=0.6m/s匀速滑动的过程中,电流计的读数为多少?流过电流计的电流方向如何?
A
P
s
E
r
B
G
I=32μA
电流的方向自右向左
5、已知如图，R1=20Ω，R2=10Ω，R3=5Ω，R4=10Ω，电源电动势E=3.6V，内电阻为r=2Ω，C=2μF，求电容器的带电量。
上板带正电
6、如图所示，电池组的电动势E=18V，内阻r=1Ω，R2=5Ω，R3＝6Ω，平行金属板水平放置，板间距离d=2cm，当可变电阻R1的滑片移到R1的中点时，一个带电q=-8×10-7C的油滴正好平衡于平行板间，电流表示数为2A，求:
(1)R1的全部电阻值
(2)油滴的质量
(3)在R1的滑片移动到最下端时，
油滴获得的加速度是多大？
七、电路故障分析题型
短路处特点：
　　　　　有电流通过而电压为零
断路处特点：
　　　　
电路电压不为零而电流为零
1.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
C
R
s
L1
L2
a
d
c
b
2.如图所示的电路中,开关S闭合后,由于电阻发生短路或者断路故障,电压表和电流表的读数都增大,则肯定出现了下列那种故障(
)
A、R1短路
B、R2短路
C、R3短路
D、R1断路
A
R1
R2
R3
V
s
E
r
A