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第三单元 闭合电路欧姆定律 高考要求：1、理解电动势的概念； 2、掌握闭合电路欧姆定律会灵活运用； 3、理解路湍电压和负载的关系； 4、知道闭合电路中的能量转化关系。 知识要点： 电动势 意义：反映电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量。 大小：由电源本身的性质决定，跟外电路的组成无关。其大小等于电源没有接入电路时电源两极间的电压。 单位：伏特（V），是标量。 电动势与电压的区别： 物理意义不同：电压表示电场力做功，将电能转化为其它形式的能的本领；电动势表示非静电力做功，将其它形式的能转化为电能的本领。 决定不同：电压由电源及导体的连接方式决定；电动势由电源本身决定，是电源的本领。 闭合电路欧姆定律 内容：闭合电路中的电流强度跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 公式：I＝E/(R＋r) ① 变形式：E＝U外＋U内 ② E＝IR＋Ir ③ E＝U外＋Ir ④ 适用条件：①③外电路为纯电阻电路；②④对外电路无要求。 路端电压 路端电压：外电路两的电压叫做路端电压。 内电压：内电路两端的电路叫做内电压。 路端电压与外电阻的关系： 引起路端电压随外电阻变化的原因是因为电源有内阻。 路端电压：U＝IR＝ER/(R＋r)＝E/(1＋r/R)，可见：当R↗→U↗，R↘→U↘ 外电路断路时：R＝∞，I＝0，U＝E；可见电源的开路电压等于电源电动势。 外电路短路时：R＝0 ，I＝E/r，U＝0；可见电源短路时，电动势全部加在内电阻r上，因r很小，I很大，会烧坏电源。 U 电源的外特性曲线，即U—I图线：由U＝E－Ir得如图示图象 E r＝0(理想) 纵轴上的截距表示开路电压，实为电源电动势。即U＝E。ΔU 横轴上的截距表示短路电流，I短＝E/r。 图线的斜率为内电阻，r＝E/I短＝ΔU /ΔI。 0 ΔI I短 I 图线上每一点的坐标的乘积为电源的输出功率。 要注意区别电阻的U—I图象与电源的U—I图象。 电源的功率及效率 U 电源总功率：内外电路消耗的功率之和：P总＝IE＝I2(R＋r)。 R＝U/I 电源输出功率：外电路消耗的功率：P外＝UI＝I2R。 电源内部发热功率：P内＝I2r。 0 I 电源的效率：η＝UI/IE＝R/(R＋r) 纯电阻电路时P总＝E2/(R＋r)，P外＝I2R＝[E/(R＋r)]2R。可以证明，当R＝r时，电源有最大输出功率Pm＝E2/4r。此时效率η＝50% P外 电源的输出功率随外电阻的变化规律（P—R图象） Pm 由P外＝I2R＝[E/(R＋r)]2R。得P—R图象如图所示 P0 当输出功率为某一值P0且P0＜Pm时，对应两个不同的 外电阻R1、R2，且R1·R2＝r2。 O R1 r R2 R 当R＜r时，P随R增大而增大，当R＞r时，P随R增 大而减小。 电路的动态分析 动态分析思路：一般由局部（R的变化）→全局（I总、U端的变化）→局部（I分、U分的变化）。 同种电池的串联 n个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为E1，内电阻为r1，则串联电池组的总电动势E＝nE1，总内阻r＝nr1， 串联电池组一般可以提高输出的电压，但要注意电流不要超过每个电池能承受的电大电流。 典型例题： 例1、在太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池与一电阻值为20Ω的电阻器连连面一闭合路，则它的路端电压是（ ） A 0.10V B 0.20V C 0.30V D 0.40V 例2、如图所示，AB、CD两根平行的相同的均匀电阻丝，EF为另一根 A E B 电阻丝，其电阻为R，它可以在AB、CD上滑动并保持与AB垂直， EF与AB、CD接触良好。图中电压表为理想电压表，电池的电动势 V 和内阻都不变。B、D与电池两极连接的导线的电阻可忽略。当EF E 处于图中位置时，电压表的读数为U1＝4V。已知将EF由图中位置 向左移动一段距离ΔL