4.1 闭合电路欧姆定律 课件（鲁科选修3-1）

(共57张PPT)
第1节　闭合电路欧姆定律
1．知道闭合电路可分为外电路和内电路，知道闭合电路中的外电压和内电压．
2．知道电源的电动势和内电阻的意义，理解闭合电路的欧姆定律．
3．了解路端电压与外电阻的关系，学习用局部和整体的关系分析解决问题的思想方法．
1．导体中要形成持续的电流，导体两端必有持续的________．
【答案】　电压
2．电源是把________的能转化电能的装置．在电源外部电流的方向总是从电源的________极流向________极．
【答案】　其他形式　正　负
1．电动势的物理意义是什么？
2．电动势的大小有哪些因素决定？
3．电动势在数值上等于什么？
4．闭合电路欧姆定律的内容及表达式？
5．路端电压与外电阻的关系如何？
6．路端电压与电流关系的图象是怎样的？
一、电动势
1．电源：是把 转化为电能的装置．
2．电动势
(1)在数值上等于电源 时两极间的电压．
(2)物理意义：反映电源把 转化为 本领的物理量．
其他形式的能
没有接入外电路
其他形式的能
电能
二、闭合电路
1．闭合电路的组成
(1)电路：一部分是电源外部的电路，称为 ，另一部分是电源内部的电路，称为 ．
(2)电压：外电路两端的电压称为 ；内电路两端的电压叫做 ．
(3)电阻：外电路的电阻称为 ；内电路的电阻称为 ，简称 ．
外电路
内电路
路端电压
内电压
外电阻
内电阻
内阻
(4)电流：在外电路中，电流由 的一端流向电势低的一端；在内电路中，电流由 的一端流向 的一端．
2．闭合电路欧姆定律
(1)内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 ．
电势高
电势低
电势高
正比
反比
(2)公式：I＝ ①
(3)常用的计算式
E＝U外＋U内 ②
E＝U外＋Ir ③
(4)适用条件：①、②适于外电路为 电路，③适于一切电路．
纯电阻
三、路端电压与外电阻的关系
1．路端电压与电流的关系：U＝ ，物理意义表示路端电压随 的变化关系．
2．U－I图象如右图所示，图象能反映的信息有
(1)横轴上截距[坐标原点为(0,0)时]：表示 ．
(2)纵轴上截距：表示 ．
(3)斜率的绝对值：表示 ．
E－Ir
电流
短路电流
电动势
内电阻
3．路端电压与R的关系
(1)当外电阻R增大时，电流I减小，内电压Ir减小，路端电压 ．
(2)当外电阻R减小时，电流I增大，内电压Ir增大，路端电压 ．
(3)两个特例：
外电路断开时，R→∞，I＝ ，U＝ ，据此特点可测电源电动势．
外电路短路时，R＝0，I＝ ，U＝ ，据此特点可以理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因．
增大
增大
0
E
0
一、电动势与电压的区别及联系
电动势 电压
物理意义不同 表示非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领 表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领
数值大小不同 数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功 数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功
决定因素不同 由电源本身决定 由电源及导体的电阻，导体的连接方式决定
联系 电路闭合：E＝U内＋U外；电路断开：E＝U外
电动势与电压有本质的区别，不能认为电动势就是电压．
1.下列说法中正确的是(　　)
A．电源的电动势实质上就是电源两极之间的电压
B．电源的电动势在数值上等于电源两极之间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D．电动势越大，电源两极之间的电压一定越高
【解析】　电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，而电压是电场中两点间的电势差．电动势与电压有着本质的区别，所以A错，C对．当电源开路时，电源两极之间的电压在数值上等于电源的电动势．但在闭合电路中，电源两极之间的电压(路端电压)随外电阻的增大而增大，随外电阻的减小而减小．当电源短路时，路端电压为零．故正确答案为C.
【答案】　C
二、对闭合电路欧姆定律的理解
1．关于电动势E的几个关系式
(1)E＝U内＋U外适用于所有闭合电路．
(2)E＝I(R＋r)由闭合电路欧姆定律得到，它仅适用于外电路为纯电阻的电路．
(3)U＝E－Ir适用于闭合电路，常用来判断路端电压的变化和测量电源电动势及内阻．
3．闭合电路中的几种功率
(1)各部分功率关系分析
由EIt＝I2Rt＋I2rt知，EI＝I2R＋I2r
其中EI为电源的总功率，I2r为电源内耗功率，I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率．
(2)电源的最大输出功率
当外电路为纯电阻电路时讨论如下：
②P出对外电阻R的函数关系图象
2.如右图所示电路，R由2 Ω变为6 Ω时，电路中的电流变为原来的一半，则电源的内阻是(　　)
A．1 Ω　　　　　　　　
B．2 Ω
C．3 Ω
D．4 Ω
【答案】　B
3. 如右图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V,16 W”的灯泡恰好能正常发光，电动机M绕组的电阻R0＝1 Ω，求：
(1)路端电压；
(2)电源的总功率；
(3)电动机的输出功率．
【答案】　(1)8 V　(2)40 W　(3)12 W
〔实验与探究〕
在闭合电路中电动势和用电器都相同的情况下，用电器两端电压不同说明了什么？
〔实验与探究〕
分析灯亮度变化的原因．
如右图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A．当S断开时，它们的示数各改变0.1 V和0.1 A，求电源的电动势和内电阻．
【解析】　当S闭合时，R1和R2并联接入电路，得E＝1.6＋0.4 r，当S断开时，只有R1接入电路，外电阻变大，总电流减小，路端电压增大，得E＝1.7＋0.3r，两式联立得，E＝2 V, r＝1 Ω.
【答案】　2 V　1 Ω
对于一个确定的电源，其电动势和内电阻是某一确定的值，不随外电路的变化而变化．这里涉及两个未知量，我们可以应用数学知识列出关于电源电动势和内电阻的一个二元一次方程组，根据闭合电路欧姆定律，代入前后两次电压表和电流表的读数，即可求得电动势和内电阻．
1－1：当外电路的电阻分别为8 Ω和2 Ω时，单位时间内在外电路上产生的热量正好相等，则该电源的内电阻是(　　)
A．1 Ω　　　　　　 B．2 Ω
C．4 Ω D．6 Ω
【答案】　C
(2009年广东物理)如右图所示，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作．如果再合上S2，则下列表述正确的是(　　)
A．电源输出功率减小
B．L1上消耗的功率增大
C．通过R1上的电流增大
D．通过R3上的电流增大
【答案】　C
(2)功率增减的判断方法
①要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别，定值电阻消耗功率最大是当通过它的电流最大的时候．
②判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看做内阻．再利用电源输出功率最大的条件进行判断．
2－1：在如右图所示的电路中，电源电动势E和内电阻r恒定不变，电灯L恰好能正常发光，如果变阻器R1的滑片向b端滑动，则(　　)
A．电灯L更亮，电流表的示数减小
B．电灯L更亮，电流表的示数增大
C．电灯L变暗，电流表的示数减小
D．电灯L变暗，电流表的示数增大
【解析】
【答案】　A　
如右图所示，线段A为某电源的U－I图线，线段B为某电阻R的U－I图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求：
(1)电源的输出功率P出是多大？
(2)电源内部损耗的电功率P内是多少？
(3)电源的效率η是多大？
【答案】　(1)4 W　(2)2 W　(3)66.7%
电源的U－I图象与电阻的U－I图象的物理意义不同，前者是反映路端电压与电路电流的函数关系；后者是反映加在电阻两端的电压与通过的电流的函数关系，图象的斜率表达意义也不相同．
【答案】　AD
1．右图所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是(　　)
A．路端电压变小
B．电流表的示数变大
C．电源内阻消耗的功率变小
D．电路的总电阻变大
【解析】　滑动触头由a滑向b的过程中，总电阻变小，D错误，干路电流变大，路端电压变小，A正确，内阻消耗功率变大，C错误，定值电阻R3上电压降低，电流表示数变小，B错误．
【答案】　A
2. 如右图所示，A灯和B灯都未正常发光，当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，两灯亮度的变化是(　　)
A．A灯变亮，B灯变亮
B．A灯变暗，B灯变亮
C．A灯变暗，B灯变暗
D．A灯变亮，B灯变暗
【解析】　当滑动变阻器R的滑片P向上滑动时，接入电路的有效电阻变大，R与灯A的并联电阻变大，闭合回路的总电阻变大，则总电流变小，由U＝E－Ir可知路端电压变大，灯B两端电压变大，则灯B变亮；由串联电路的分压关系可知灯A两端电压变大，则灯A也变亮．因此选项A正确．
【答案】　A
3. 如右图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，“8 V,16 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝1 Ω，求：
(1)路端电压．
(2)电源的总功率．
(3)电动机的输出功率．
【解析】　(1)灯泡正常发光，所以路端电压为8 V.
(2)该题为非纯电阻电路．设干路总电流为I，则8 V＝10 V－I×0.5 Ω，得I＝4 A，故P总＝EI＝40 W.
【答案】　(1)8 V　(2)40 W　(3)12 W
4．下图电路中R1＝12 Ω，R2＝6 Ω，滑动变阻器R3上标有“20 Ω　2 A”字样，理想电压表的量程有0～3 V和0～15 V两挡，理想电流表的量程有0～0.6 A和0～3 V两挡．闭合开关S，将滑片P从最左端向右移动到某位置时，电压表、电流表示数分别为2.5 V和0.3 A；继续向右移动滑片P至另一位置，电压表指针指在满偏的1/3，电流表指针指在满偏的1/4，求此时电流表示数及该电源的电动势．
【答案】　0.15　7.5
练考题、验能力、轻巧夺冠