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电 路2、闭合电路欧姆定律,一、闭合电路的欧姆定律的内容二、闭合电路的U-I 图象三、电源的功率和效率四电路的结构分析、简化五电路的动态分析六电路的故障分析七含电容电路的分析,一、电源、电动势,1、电源是一种能够持续不断地把其它形式的能量转化为电能的装置。,2、电动势电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。符号,单位：伏特V为了描述电源把其它形式的能量转化为电能的能力而引入的概念,二、外电压和内电压,1、外电路电源外部的电路，其两端电压称为外电压，也称为路端电压,2、内电路电源内部的电路，对电荷移动也有阻碍作用，也有电阻（内阻），导致电源内部也有电势差，称为内电压。,3、外电压和内电压的关系,在电源接入外电路时，=U内+U外,三、对电动势的进一步理解,1、大小：电源电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。,2、意义：描述电源把其它形式的能量转化为电能的能力,3、定义：电路中通过1C电量时电源提供的电能,4、单位：伏特V，符号,5、能量：W=qU=U内+U外 q=qU内+qU外 q:电源提供的能量；qU内：内电路消耗的能量；qU外：外电路消耗的能量,例1、在闭合电路中，U内=0.5V,U外=1.5V，在电路中移动2C的电荷时，A、电源把 J的化学能转化为电能B、电源内部消耗的电能 JC、外电路上电流做功 JD、电源输出电能 J。,W=qU=U内+U外 q=qU内+qU外,一、闭合电路欧姆定律,1、定律：闭合电路里的电流强度，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比.这就是闭合电路的欧姆定律。,2、表达式：,3、注意：式中的I是闭合电路中的总电流强度,如果外电路还有其它并联支路,则I是整个电路的干路电流强度,式中的R是整个外电路的总电阻,R+r就是整个闭合电路的总电阻.,与U外轴交点为电动势外阻R，断路，I=0,与I轴交点为短路电流I短外阻R=0，短路，,斜率=内阻r=tg,二、闭合电路的U-I 图象,a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象；,二、闭合电路的U-I 图象,a的斜率的绝对值表示内阻大小；,a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；,b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;,b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;,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电源的输出功率；,例2、（09年全国）图为测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线。用此电源与三个阻值均为3的电阻连接成电路，测得路端电压为4.8V。则该电路可能为,本题考查测电源的电动势和内阻的实验.由测量某电源电动势和内阻时得到的U-I图线可知该电源的电动势为6v,内阻为0.5.此电源与三个均为3的电阻连接成电路时测的路端电压为4.8v,A中的路端电压为4v,B中的路端电压约为4.8V.正确C中的路端电压约为5.7v,D中的路端电压为5.4v。,B,E=6v，r=0.5,、电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,三、电源的功率和效率,、电功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,、电源的输出功率,电源输出功率随外电阻变化,当内外电阻相等时，电源的输出功率最大,三、电源的功率和效率,例5、如图所示，图线AB是电路的路端电压随电流变化的关系图线.OM是同一电源向固定电阻R供电时，R两端的电压电变化的图线，由图求：、R的阻值.、在交点C处表示电源的输出功率.、在C点，电源内部消耗的电功率.、电源的最大输出功率.,1、R2.2、输出功率为PC出=UcIc=42W=8W.3、在C点电源内部消耗的功率为PC内Ic2r221W4W.4、电源的最大输出功率Pm，是在外电阻的阻值恰等于电源内电阻时达到的.Pm=2/4624（W）9W.,例4、（05夏季江苏）如图所示，R为电阻箱，V为理想电压表当电阻箱读数为R1=2时，电压表读数为U1=4 V；当电阻箱读数为R2=5时，电压表读数为U2=5 V求：(1)电源的电动势E和内阻r(2)当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?,解析：（1）由闭合电路欧姆定律：，联立以上两式并代入数据解得：E=6V，r=1（2）由电功率表达式：将上式变形为：由上式可知R=r=1时有最大值：,例3、某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标上，如右图中的a、b、c所示，根据图线可知A、反映Pr变化的图线是cB、电源电动势为8v C、电源内阻为2D、当电流为0.5A时，外电路的电阻为6,ACD,a,、电源的效率：,外阻R增大，将变大，1,三、电源的功率和效率,当内外电阻相等R=r时，电源的输出功率最大此时效率只有50%,例6、在如图所示的UI图象中，直线为某一电源的路端电压与电流的关系图象，直线为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路。由图象可知A电源的电动势为3V，内阻为0.5B电阻R的阻值为1C电源的输出功率为2WD电源的效率为66.7%,ABD,(10年新课标卷)电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比.在测电源电动势和内电阻的实验中得到的实验图线如图所示，图中U为路端电压，I为干路电流，a、b为图线上的两点，相应状态下电源的效率分别为a、b.由图可知a、b的值分别为A、3/4、1/4B、1/3、2/3C、1/2、1/2D、2/3、1/3,D,电源效率=U/E，E为电源的总电压(即电动势)，根据图象可知Ua=2E/3，Ub=E/3，所以选项D正确。,4、闭合电路欧姆定律的表达形式有：,、E=U外+U内,、（I、R间关系）,、U=E-Ir（U、I 间关系）,、（U、R间关系）,一、闭合电路欧姆定律,四、用伏特表和安培表测电源的电动势和内电阻,1、实验电路图：安培表和滑动变阻器串联后与伏特表并联。2、测量误差：、r测量值均小于真实值（A外接）3、安培表一般选0-0.6A档，伏特表一般选0-3伏档4、电流不能过大，一般小于0.5A,例、在测定电源的电动势和内阻的实验中，待测电池、开关和导线配合下列哪组仪器，可以达到测定目的A、一只电流表和一个滑动变阻器B、一只电流表和一只电压表C、一只电流表和一个电阻箱D、一只电压表和一个电阻箱,C D,例、一位同学记录的6组数据见表。试根据这些数据在下图中画出UI图线，并根据图线读出电池的电动势E=，电池的内阻 r=,1.48,0.75,例、用一只电流表和一只电压表测电池的电动势和内电阻的实验电路有如下图所示的甲乙两种.采用甲图测定和r时产生的系统误差主要是由于_;采用乙图测定和r时产生的系统误差主要是由于_.为了减少上述系统误差,当rRV时,应采用_电路,电压表的分流,电流表的分压,图甲,例、如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因。,等于,大于,电流表有内阻,如图是测量电源内电阻的电路，下列关于误差的说法，正确的是 A.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值小于真实值；B.由于电流表的分压作用，使内电阻的测量值大于真实值；C.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值小于真实值；D.由于电压表的分流作用，使内电阻的测量值大于真实值；,内电阻的测量值小于真实值。,C,解：E=U+Ir，I=(IA+U/RV)，由于电压表的分流作用，对于每个电压值U1，测得的电流IA小于总电流I1，U越大，I A跟I1相差越大，画出的图线应为虚线所示：,测干电池电动势和内电阻的误差(A外接),测干电池电动势和内电阻的误差(A内接),例2.如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是。,等于,大于,电流表有内阻,例2.如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是。,小于,小于,电压表有内阻,例2.如图示的电路中，R1、R2为标准电阻，测定电源的电动势和内阻时，如果偶然误差可以忽略不计，则电动势的测量值 真实值，内阻的测量值 真实值，产生误差的原因是。,小于,小于,电压表有内阻,(10广东)某同学利用电压表和电阻箱测定干电池的电动势和内阻，使用的器材还包括定值电阻（R0=5）一个，开关两个，导线若干，实验原理图如图14(a).在图14（b）的实物图中，已正确连接了部分电路，请完成余下电路的连接。,请完成下列主要实验步骤；A、检查并调节电压表指针指零；调节电阻箱，示数如图14（c）所示，读得电阻值是_;B、将开关s1闭合,开关s2断开,电压表的示数是1.49VC、将开关s2 _,电压表的示数是1.16V；断开开关s1。使用测得的数据，计算出干电池的内阻是_由于所有电压表不是理想电压表，所以测得的电动势比实际值偏_(填“大”或“小”)。,20,闭合,0.69,小,（2002年河南高考）现有器材：量程为10.0mA、内阻约30-40 的电流表一个，定值电阻R1=150，定值电阻R2=100，单刀单掷开关K，导线若干。要求利用这些器材测量一干电池（电动势约1.5V）的电动势。按要求在实物图上连线。用已知量和直接测得量表示的待测电动势的表达式为=，式中各直接测得量的意义是：.,（1）连图：左图只用R1接入电路；右图用R1和R2串联接入电路。,（2）I1是外电阻为R1时的电流，I2是外电阻为R1和R2串联时的电流.,测量原理：,E=I1（R1+Rg+r）,E=I2（R1+R2+Rg+r）,联立 解得,注意：若只用R2接在电路中，则电流将超过电 流表的量程，所以用 R1和R2串联接入电路。,解答：,为了减小偶然误差，要多做几次实验，多取几组数据，然后利用U-I图像处理实验数据：将点描好后，用直尺画一条线，使尽量多的点在这条直线上，而且在直线两侧的点数大致相等，如图所示.这条直线代表的U-I关系的误差是很小的.它在U轴上的截距就是电动势E，它的斜率的绝对值就是内阻r.(注意有时纵坐标的起始点不是0，求斜率的一般式应该是r=U/I).,例5、用图中的电路测定电源的电动势和内电阻时,改变滑动变阻器得到以下数据:,(1).按电路图将器材连接成实验电路图.(2).作U-I图象,由图象得=_伏,r=_欧,=_伏R=_欧,5.9,2.0,1、某同学在用电流表和电压表测电池的电动势和内电阻的实验中，串联了一只2的保护电阻R0,实验电路如图甲所示，请回答下列问题：（1）按电路原理图甲连接实物电路图乙,开关必须控制电压表，否则不得分接在电源旁,（2）连好电路后，该同学开始实验，闭合开关S后，他发现电流表的示数为零，电压表的示数不为零，他用多用电表的电压挡检查电路，把两表笔分别接a、b和b、c及d、e时，示数均为零，把两表笔接c、d时，其示数与电压表示数相同，检查各接线柱均未接错，且接触良好，各接线之间也未发生短路，由此可推断故障原因应是。,滑动变阻器断路,（3）排除故障后，该同学顺利完成实验，测得下列五组数据：根据数据在坐标图上画出UI图，并求得该电池电动势E=_，内阻r=。（4）考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因：.（5）实验所得的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较，E测 E真，r测 r真。(填),1.50V,3.00,电压表内阻的分流作用,（4）考虑电表本身电阻对测量结果的影响，造成本实验系统误差的原因：.（5）实验所得的电动势E和内电阻r的测量值与真实值相比较，E测 E真，r测 r真。,电压表内阻的分流作用,注意事项：1为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池)。2由于干电池在大电流放电时电动势会明显下降，内阻r会明显增大故实验中不能将电流调得过大(长时间放电不宜超过0.3A，短时间放电不宜超过0.5A)，且读数要快，读完后立即切断电源。3实验中测量的U、I值不少于6组，且变化范围要大一些，解方程组求解E、r值时，取1、4组，2、5组，3、6组求解后求平均值4画UI图线时，要尽量使多数点落在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧。5计算内阻时要在直线上取两较远点用r=UI求出(横坐标必须从零开始)。,伏安法测E、r 实验中误差分析：,E测=E真 r测r真 r测r真+rA,E测E真 r测 r真,实验原理：闭合电路的欧姆定律:E=U+Ir,小 小 真 大,电压表内阻的分流作用,电流表内阻的分压作用,5、注意,U=E-Ir,上式（E、r 是常量，R、I、U是变量),.当外电阻R减小时，可知I增大，内电压UIr 增大,路端电压U减小,.当外电路短路时，R趋近于零，I 趋近于E/r，路端电压U趋近于零电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为Im=E/r.,.当外电阻R增大时，则I 减小，内电压UIr减小，路端电压U增大当外电路断开时，R变为无限大，I 变为零，Ir 也变为零，U=E 这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势。而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势。,一、闭合电路欧姆定律,