电动势、闭合电路的欧姆定律.ppt

7、2闭合电路的欧姆定律,阜宁县第一高级中学：唐超,一、电动势,解析：选BC.电动势的大小在数值上等于非静电力把单位正电荷由负极移到正极所做的功，故A错B对；电路断开时，两极电压等于电动势，C对；电动势是由电源本身决定的，与外电路无关，故D错,外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路.内电路:电源内部是内电路.,内电路,外电路,复习回顾、闭合电路:,1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路,2、闭合回路的电流方向,在内电路中，即在电源内部，通过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。,在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。,内电路与外电路中的电流强度是相同的。,3、电路中的电势变化情况,（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。,（2）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势“跃升”。,1、若外电路中的用电器都是纯电阻R，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=EqEIt,4、以上各能量之间有什么关系？,讨论,r,E,R,K,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,、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,、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、,有什么区别,纯电阻电路,都适用,例2(单选)一电池外电路断开时的路端电压为3 V，接上8 的负载电阻后路端电压降为2.4 V，则可以判定电池的电动势E和内阻r为()AE2.4 V，r1 BE3 V，r2 CE2.4 V，r2 DE3 V，r1,考点2闭合电路的分析计算例3、在如图所示的电路中，R12，R2R34，当开关S接a时，R2上消耗的电功率为4 W，当开关S接b时，电压表示数为4.5 V，试求：(1)开关S接a时，通过电源的电流和电源两端的电压；(2)电源的电动势和内电阻；(3)当开关S接c时，通过R2的电流,【思路点拨】当开关接不同触点a、b、c时，电阻R1、R2、R3的连接方式发生了变化，搞清它们之间的连接方式是解题的前提和关键,【答案】见解析,例4、如图所示的电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0，电路中的电阻R0为1.5，小型直流电动机M的内阻为0.5.闭合开关S后，电动机转动，电流表的示数为2.0 A则以下判断中正确的是()A电动机的输出功率为14 WB电动机两端的电压为7 VC电动机产生的热功率为4 WD电源输出的电功率为24 W,解析：选B.根据题意，由电路图可知：电动机与定值电阻R0流过的电流相等，大小等于电流表示数2.0 A由闭合电路欧姆定律可得电动机两端电压的大小为UMEI(rR0)7 V，所以电动机的输出功率为PUMII2RM12 W，则A错误、B正确；电动机的热功率：PMI2RM2 W，选项C错误；电源的输出功率为P出EII2r20 W，选项D错误,外电路两端的电压叫路端电压,、如图电路：电键闭合时,R增大，,R减小，,路端电压:,三、路端电压跟负载的关系（动态变化分析）,电流减小，,路端电压增大,电流增大，,路端电压减小,1.如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是()A外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐 变小B外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变C外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变D外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐 变小,、两个特例：,（2）外电路短路时,（1）外电路断路时,3、动态变化分析,全电路欧姆定律之中的动态分析的具体步骤:(1)判断动态源及动态源总电阻的变化,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(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、电路的变化主要来自两种情况：滑动变阻器滑动（传感器温度，光强的变化）电键的开和关(或灯泡的烧坏),局部R变化,内电压变化,外电压变化,整体R总变化,总电流变化,具体分析,电路的动态分析和计算,【例5】如图所示电路，当滑动变阻器的滑片P向上移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?电压表1、2示数变化谁大？,1、在如图所示的电路中，Rt为半导体热敏电阻，闭合开关，灯泡L1、L2、L3的亮度相同当Rt处的温度升高时，小灯泡的亮度变化情况是()AL1变亮，L2变暗，L3变亮 BL1变暗，L2变亮，L3变暗 CL1、L2变亮，L3变暗 DL1、L 2变暗，L3变亮,2、在图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电键K原来闭合，现把K打开，则电流表和电压表的示数变化情况为：（）A、A表示数增大，V表示数减小B、A表示数增大，V表示数增大C、A表示数减小，V表示数减小D、A表示数减小，V表示数增大,3.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,4.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,四、电源的外特性曲线 路端电压U随电流I变化的图象,(1)图象的函数表达,在横轴上的截距表示电源的短路电流,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,在纵轴上的截距表示电源的电动势E,(2)图象的物理意义,E,I短,注意横坐标起始值是不是 零。,5、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,0.5,3,6、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,A.图象交点所示状态,两电路的外电阻相等B.E1E2,r1r2C.图象交点所示状态,两电路的电阻相等D.E1E2,r1r2,例7、如图所示的UI图象中，直线a为某一电源的路端电压与电流的关系图线，直线b为某一电阻R的伏安特性曲线，两图线相交于(2,2)用该电源和该电阻组成闭合电路，电源的输出功率和电源的内电阻分别是()A6 W,1 B6 W,0.5 C4 W,1 D4 W,0.5,解析：选D.由题图中图线a的截距可知，电源的电动势为E3 V；由题图中图线a的斜率可知电源的内阻为r0.5；由题图中a、b两图线的交点可知，闭合电路的总电流及路端电压分别为2 A和2 V因此，电源的输出功率为PUI4 W，A、B、C错误，D正确,例8、.如图为小灯泡的UI图线，若将该小灯泡与一节电动势E1.5 V，内阻r0.75 的干电池组成闭合电路时，电源的总功率和小灯泡的实际电功率分别接近以下哪一组数据()A1.5 W1.0 W B0.75 W0.5 W C0.75 W0.75 W D1.5 W0.75 W,方法技巧 等效电源及其UI图象的应用【范例】(10分)图甲为某元件R的UI特性曲线，把它连成图乙所示电路已知电源电动势E5 V，内阻r1.0，定值电阻R04.闭合电键S后，求：(1)该元件的电功率；(2)电源的输出功率,思路点拨(1)R0与电源构成等效电源，R两端的电压等于等效电源的端电压；(2)画等效电源的UI图象；(3)两图线的交点即为元件的工作点【答题模板】等效电源的电动势EE5 V，内阻rrR05.(2分)根据UEIr55I，画出等效电源的图线(1分)如图所示，两图线交点坐标为(0.4,3.0),【答案】1.2 W(2)1.84 W,6、图所示为一个电灯I U特性曲线（不计电流表和电池的内阻）。(1)把这样的电灯接到电动势为6V,内阻为10的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻,(2)把三个这样的电灯串联后，接到电动势为6V,内阻为10的电源上，求流过灯泡的电流和每个灯泡的电阻。,【方法提炼】1.等效电源：2求解非线性元件的有关问题，关键是确定元件工作时的电压、电流确定方法如下：(1)若已知非线性元件的UI图象，就要在原图象中画出电源(或等效电源)的UI图象，其交点即为工作点(注意U、I均为表示该元件的物理量)；(2)若已知非线性元件的U、I函数关系式，就要与电源(或等效电源)的U、I关系式联立求解,其解就是元件的工作电压、电流,五、闭合电路中的功率,由于闭合电路中内、外电路的电流相等，,所以由,得：,1电源提供的总功率（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,说明：外电路可以是任何电路。,4、电源的输出功率:可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为5、电源的供电效率:（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,注意：闭合电路的输出功率最大时，电源的效率并不是最大，=50%。,6.输出功率随R的变化关系当R=r时，电源的输出功率最大为当Rr时，随着R的增大输出功率越来越小.当Rr时，随着R的增大输出功率越来越大.当P出Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2=r2.P出与R的关系如图所示.,1.电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是(),ACD,电源的路端电压一定逐渐变小 电源的输出功率一定逐渐变小电源内部消耗的功率一定逐渐变大电源的供电效率一定逐渐变小,2.如图所示的电路中,电源的电动势为2V,内阻为0.5,R0为2,变阻器的阻值变化范围为010,求:(1)变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大.(2)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?,3、直流发电机E=250V,r=3,R1=R2=1，电热丝组中装有50只完全相同的电热丝，每只电热丝的额定电压为200V，额定功率为1000W，其他电阻不计，不计电热丝电阻随温度的变化，问：(1)当接通几只电热丝时，实际使用的电热丝能正常工作?(2)当接通几只电热丝时，发电机输出功率最大?(3)当接通几只电热丝时，电热丝组加热物体最快?(4)当接通几只电热丝时，电阻R1、R2上消耗的功率最大?(5)当接通几只电热丝时，实际使用的每只电热丝中电流最大?,4、如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线，若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻分别是（）A、2W，0.5 B、4W，2 C、2W，1 D、6W，2,提示：先由P=EI和Pr=I2r 得E和r。重点：理解线段AB的意义。,六、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零,2.检查电路故障的常用方法,仪表检测法,(电压表),读数为零,有读数,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,【方法提炼】故障分析方法(1)仪器检测法断点故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该路段中有断点.短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，当电压表示数为零时，该电路被短路；当电压表示数不为零时，则该电路不被短路或不完全被短路.(2)排除法：如果电路发生某种故障,寻求故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分；然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电路规律进行正向推理，推理结果若与题干中所述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题干中所述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止.,2、如图所示电路中灯泡L1发光，灯泡L2、L3均不亮，A1有读数，A2没有读数，则产生故障应是（设只是一处有故障）,A.灯泡L1断路B.灯泡L2断路C.灯泡L2短路D.灯泡L3短路,C,3.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,七、含容电路的分析,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,2.在如图所示的电路中,电源的电动势E=3.0V,内阻r=1.0;R1=10,R2=10,R3=30,R4=35;电容器的电容C=100F.电容器原来不带电.求接通电键S后流过R4的总电量.,3、如图所示的电路中各元件值分别为：R1=R2=10，R3=R4=20，电容C=300 F，电源电动势E=6 V，内阻不计，原先双掷开关S与触点2接触，则当开关S从与触点2接触改为与触点1接触，待电路稳定后，试求：（1）电容器C所带电荷量；（2）若开关从与触点1接触改为与触点2接触，直到电流变为0时为止，求通过电阻R1的电荷量.,1、在如图所示电动势为V的电源跟一个阻值R=9的电阻接成闭合电路,测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻.,r=1,2、如图，R1=14,R2=9,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=1,E=1.5Vr=0.2,3、如图，R0.8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?,1.如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻为R1、R2和R3的阻值相同.在开关S处于闭合状态下,若将开关S1由位置1切换到位置2,则（）A、电压表的示数变大 B、电池内部消耗的功率变大 C、电阻R2两端的电压变大 D、电池的效率变大,B,2.如图所示的电路中,电源的电动势E=10V,内阻r=0.5,电动机的电阻R0=1.0,电阻R1=1.5.电动机正常工作时,电压表的示数U1=3.0V,求:(1)电源释放的电功率.(2)电动机消耗的电功率?将电能转化为机械能的功率(3)电源的输出功率,