9 恒定电流专题.doc

精锐教育学科教师辅导讲义(13B) 讲义编号_10sh2sx000818 学员编号： 年 级：高三 课 时 数： 3 学员姓名： 辅导科目：物理 学科教师： 王成才 课 题 闭合电路的欧姆定律专题 授课日期及时段 2012年月日 教学目的 1、理解电阻定律和电阻率，能利用电阻定律进行有关的分析和计算能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式理解路端电压与负载的关系熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题理解闭合电路的功率表达式闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律①推导：根据欧姆定律，外电压U外=IR，内电压U内=Ir，代入E=U内+U外可得，E=Ir+IR　整理得： ②闭合电路欧姆定律的内容：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，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律。③数学表达式：还有其它形式 （U—I关系） （I—R关系） （U—R关系） （2）路端电压跟负载的关系：讨论对给定的电源，E、r均为定值，外电阻变化时，电路中的电流、路端电压的变化。 ①当外电路的电阻R增大时，根据I=可知电路中的电流I减小，由于内压U内=Ir所以内压减小，而E=U内+U外即外压（路端电压）增加。当外阻增加至无穷大时，外电路断路，此时I=0 U内=0 U=E，即当电源没有接入电路时两极间的电压等于电源的电动势。电压表测电动势就是利用了这一原理。 当外电路的电阻R减小时，根据I=可知电路中的电流I增大，由于内压U内=Ir所以内压增大，而E=U内+U外即外压（路端电压）减小。当外阻减小至最小零时，外电路短路，此时U=0　（I称短路电流）即当外电路短路时，外压为零，短路电流很大，容易将电路烧毁。讨论时也可以用U=E-Ir更直观更方便②图象表示：电源的外特性曲线路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图象图象的函数表达： 当外电路断路时 (即R→∞，I＝0)，纵轴上的截距表示电源的电动势Ｅ(Ｅ＝Ｕ端)当外电路短路时(R＝0，U＝0)，横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r；图线的斜率的绝对值为电源的内电阻．某点纵坐标和横坐标值的乘积为电源的输出功率，在图中的那块矩形的“面积”表示电源的输出功率该直线上任意一点与原点连线的斜率表示该状态时外电阻的大小；当Ｕ＝E/2(即R=r)时，Ｐ出最大。η＝50％注意：坐标原点是否都从零开始：若纵坐标上的取值不从零开始取，则该截距不表示短路电流。电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线电源的外特性曲线：在电源的电动势用内阻ｒ一定的条件下，通过改变外电路的电阻Ｒ使路端电压Ｕ随电流Ｉ变化的图线，遵循闭合电路欧姆定律。U＝E－Ir，图线与纵轴的截距表示电动势Ｅ，斜率的绝对值表示内阻ｒ。导体的伏安特性曲线：在给定导体(电阻Ｒ)的条件下，通过改变加在导体两端的电压而得到的电流Ｉ随电压Ｕ变化的图线；遵循部分电路欧姆定律图线斜率的倒数值表示导体的电阻Ｒ。右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I图象；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示输出功率；a的斜率的绝对值表示内阻大小； b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。闭合电路中的功率电源的总功率（闭合电路的总功率）：是电源对闭合电路所提供的电功率，所以等于内外电路消耗的电功率之和。（普遍适用）（只适用于外电路是纯电阻的电路）。 电源内部消耗的功率： 电源的输出功率（外电路消耗的电功率）：(普遍适用)（只适用于外电路是纯电阻的电路）。 说明：当固定的电源向变化的外阻供电时，(等效于如图所示的电路) 当R＝r时，具有最大值，最大值为，如右图所示。应注意对于内外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小例：电阻R的功率最大条件是：R= R0+r 推论：要使电路中某电阻R的功率最大；条件R=电路中其余部分的总电阻输出功率随外电阻Ｒ变化的图线 ②对应非最大值输出功率可有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明且外阻和内阻值相差越大，则输出功率越小。 电源的效率： 即当R＝r时，输出功率最大，但效率仅为50%，且R增大效率随之提高。2．实验原理 （1）根据闭合电路欧姆定律E = U + Ir 可知，当外电路的电阻分别取R1、R2 时，有E = U1 + I1r和E = U2 + I2r可得出电动势E和内电阻r．可见，只要测出电源在不同负载下的输出电压和输出电流，就可以算出电源的电动势和内电阻． （2）为减小误差，至少测出6组U