选修3-1：2.7闭合电路的欧姆定律.docVIP

物理选修3-1:2.7闭合电路欧姆定律

命制许童钰审核王哲

【目标导读】

1．理解闭合电路欧姆定律及其表达式并能熟练地用来解决有关的电路问题

2．理解路端电压与负载的关系

【预习梳理】

1．闭合电路的欧姆定律

〔1〕闭合电路的组成：①内电路：电源内部的电路，其电阻称为内电阻，内电阻所降落的电压称为内电压；②外电路：电源外部的电路,其两端电压称为外电压或路端电压；③内、外电压的关系：E=U+U/.

(2)闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成_______，跟整个电路的电阻成__________.

公式：，公式的适用条件：外电路为纯电阻电路。

〔3〕路端电压与电流的关系图象(U—I图象)是一条_________线．该线与纵轴交点的值表示__________，该线的斜率表示__________；据U=E-Ir画出电源的U一I图象。如下图。

2．路端电压U与外电阻R之间的关系：

①当外电阻R增大时，根据可知，电流I减小(E和r为定值)，内电压Ur减小，根据U外=E-Ur可知路端电压增大．

②当外电阻R减小时，根据可知电流I增大，内电压Ur增大，根据U外=E-Ur可知路端电压减小．

3．关于全电路欧姆定律的动态应用

全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤大体如下：

(1)判断动态源及动态源总电阻的变化．进而判断闭合电路总电阻的变化情况．

(2)依据，判断闭合电路干路电流的变化情况．

(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、分流原理判断动态局部的物理量的变化．

4．关于电源的功率问题

(1)如下图，电阻R与电源构成的一个闭合电路．电源的电动势为E，内电阻r，那么：

E、rRS电源消耗的总功率用P

E、r

R

S

电源的输出功率用P出=________求解；

电源的内耗功率用P耗=________求解．

定值电阻的发热功率亦可用PR=I2R

电源的效率为%

值得注意的是，假设外电路是纯电阻电路，局部电路的欧姆定律适用：P=I2R=U2／R．电源的输出功率P外=UI=I2R=U2／R．同样能量守恒的方程也就有：EI=UI+I2r或EI=I2R+I2r,或EI=U2/R+I2r。假设外电路是非纯电阻电路，能量守恒方程只有：EI=IU+I2r.

(2)电源的输出功率的变化：

①当∣R一r∣越大，电源的输出功率P出越______；∣R-r∣越小,电源的输出功率

P出越___________．

②当∣R—r∣=0时，即R=r时．电源的输出功率最大为.

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一闭合电路欧姆定律的一般应用

【例1】如图1所示，电源电动势E=1.5V，内阻r=0.5Ω，电阻R1=R2，当合上电键S1时，通过电源的电流为1A。求：电键S1、S2都合上时通过电源的总电流和电源两端的电压。

图1解析要求通过电源的电流，还需要知道外电路的总电阻。当S1合上时根据闭合电路欧姆定律有：I1=E/〔R1+r〕得：R1=E/I1-r=1Ω

图1

S1、S2都合上时有：

I=E/〔R总+r〕=

路端电压U外=E-Ir

【变式1A】如下图为闭合电路中两个不同电源的U－I图象，那么以下说法中正确的选项是(A)

A．电动势E1＝E2，短路电流I1I2

B．电动势E1＝E2，内阻r1r2

C．电动势E1E2，内阻r1r2

D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源1的路端电压变化较大

R1R2R3E、rab图3【变式1B】如图

R1

R2

R3

E、r

a

b

图3

(1)ab两点问的电压

(2)电源的电动势

解析：电源内部的热功率P内=I2r，又P内=P总〔1-η〕

所以〔A〕

由于R1与R2是并联的，所以〔V〕

由P总=IE，可得E=P总/I=20V

二闭合电路的动态分析步骤

1．电路的动态分析问题：是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，局部电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系．

2．电路动态分析的思路

根本思想是“局部―→整体―→局部”．思维流程如下：

3．判定总电阻变化情况的规律

(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)假设开关的通、断使串联的用电器增多时，电路的总电阻增大；假设开关的通、断使并联的支路增多时，电路的总电阻减小．

R1A1R3R2abE、rSVA

R1

A1

R3

R2

a

b

E、r

S

V

A2

【例2】在如下图的电路中，E为电源电动势，r为电源内