闭合电路欧姆定律.doc

闭合电路欧姆定律教学目标：1．掌握闭合电路欧姆定律，并能应用其解决有关问题；2．掌握路端电压和外电路电阻的关系，掌握讨论电路结构变化题的一般方法3．掌握闭合电路的U-I图象教学重点：闭合电路欧姆定律及其应用教学难点：闭合电路欧姆定律的应用一、闭合电路欧姆定律1.主要物理量研究闭合电路，主要物理量有E、r、R、I、U，前两个是常量，后三个是变量 －－ + RE rIRV1V2+－探针闭合电路欧姆定律的表达形式： （I、R间关系）U=E-Ir（U、I间关系）当外电路断开时（I = 0），路端电压等于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（有微弱电流）当外电路短路时（R = 0，因而U = 0）电流最大为Im=E/r（一般不允许出现这种情况，会把电源烧坏）2.电源的功率和效率o RP出Pmr⑴功率：①电源的功率（电源的总功率）PE=EI ②电源的输出功率P出=UI ③电源内部消耗的功率Pr=I 2r⑵电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）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。

例1】E rR2R1已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化范围是0~10Ω求：①电源的最大输出功率；②R1上消耗的最大功率；③R2上消耗的最大功率解：①R2=2Ω时，外电阻等于内电阻，电源输出功率最大为2.25W；②R1是定植电阻，电流越大功率越大，所以R2=0时R1上消耗的功率最大为2W；③把R1也看成电源的一部分，等效电源的内阻为6Ω，所以，当R2=6Ω时，R2上消耗的功率最大为1.5WR1R2R3R4E r3.电路动态变化的讨论闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系以右图电路为例：设R1增大，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U=E-Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3= I-I4，I3、U3一定减小；由U2=U-U3，U2、I2一定增大；由I1=I3 -I2，I1一定减小总结规律如下：①总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；②变化电阻本身和总电路变化规律相同；③和变化电阻有串联关系（通过变化电阻的电流也通过该电阻）的看电流（即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小）；④和变化电阻有并联关系的（通过变化电阻的电流不通过该电阻）看电压（即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大）。

并同串反”原理例2】 如图所示，电源电动势为E，内电阻为r．当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电压表V1、V2示数变化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2，下列说法中正确的是 V2V1L1L2L3PA.小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B.小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C.ΔU1<ΔU2D.ΔU1>ΔU2解：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小与电阻蝉联串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量，选BDUo IEU0 M（I0,U0）βαb aNI0 Im　4.闭合电路的U-I图象U/VI/Ao2015105ab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）。

例3】 如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0Ω，则这只定值电阻的阻值为______Ω现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_______W解：由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W5.滑动变阻器的两种特殊接法a bPE rA1 A A2在电路图中，滑动变阻器有两种接法要特别引起重视：⑴右图电路中，当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，到达中点位置时外电阻最大，总电流最小所以电流表A的示数先减小后增大；可以证明：A1的示数一直减小，而A2的示数一直增大RXa bUPIIXI /r⑵右图电路中，设路端电压U不变当滑动变阻器的滑动触头P从a端滑向b端的过程中，总电阻逐渐减小；总电流I逐渐增大；RX两端的电压逐渐增大，电流IX也逐渐增大（这是实验中常用的分压电路的原理）；滑动变阻器r左半部的电流I / 先减小后增大。

6.黑盒问题如果黑盒内只有电阻，分析时，从阻值最小的两点间开始例4】 如图所示，黑盒有四个接线柱，内有4只阻值均为6Ω的电阻，每只电阻都直接与接线柱相连测得Rab=6Ω，Rac=Rad=10ΩRbc=Rbd=Rcd=4Ω，试画出黑盒内的电路a cb da cb d解：由于最小电阻是Rbc=Rbd=Rcd=4Ω，只有2只6Ω串联后再与1只6Ω并联才能出现4Ω，因此bc、cd 、db间应各接1只电阻再于ab间接1只电阻，结论正合适VASDABCABCR0RX【例5】如图所示，电学黑箱中，有两个电阻：一个为定值电阻R0＝8Ω，另一个为未知电阻RX，由箱内抽出三根引线A、B、C，当开关S和C闭合时，电流表的读数为1A，电压表的读数为8V；当开关S和D闭合时，电流表的读数仍为1A，电压表的读数为10V，请画出黑箱中两个电阻和A、B、C的连接图，并求出电阻RX的阻值 答案： RX＝2Ω 7电路简化与等效电路图电路简化的方法有：①电流分支法：a．先将各结点用字母标上．b．判定各支路元件的电流方向(若电路原无电流，可假设总的电流方向)；c．按电流流向，自左到右将各元件及电流分支逐一画出；d．将画出的等效图加工整理．②等势点排列法：a．将各结点用字母标出；b．判定各结点电势的高低(若原电路未加电压，可先假设加上了电压)；c．将各结点电势高低自左到右排列，再将各结点之间支路画出；d．将画出的等效图加工整理． 【例2】试将下图所示的电路进行等效变换(s未接通)，画出等效电路图．【解析】我们利用电流分支法进行简化，假设电流从A流入，R1是干路．第1支路从C经过R3到B，第2支路从c经R2到B，第3支路从C经R4和R5到B。

这3条支路并联再与R1串联，变换成如下图所示的电路．【变式题】　电流表A1和A2的示数分别为1A和2A，若将R3和R4两电阻互换位置,则两电流表的示数不变，试求通过电阻R1的电流强度多大？【解析】　忽略电流表的电阻，则图甲中的B、D两点可视为一点，C、E两点可视为一点，由此图甲的电路可等效变换为图乙，由图乙可见，电流表A1显示的电流的电阻R3中的电流I4与电阻R4中的电流I4之和的电流表A2显示的电流是电阻R2中的电流I2与电阻R3中的电流I3之和,由题给数据便有：I3＋I4＝1A I2＋I3＝2A又由题述有R3与R4互换位置两表示数不变，即应有R3和R4中的电流应相等，故I3＝I4 由上三式联立解得:I3＝I4＝0.5A I2＝1.5A则流过电阻R1的电流为：I1＝I2＋I3＋I4＝1.5A＋0.5A＋0.5A＝2A【小结】电路化简原则：①无电流的支路化简时可去除；②等电势的各点化简时可合并；③理想导线可任意长短；④理想电流表可认为短路，理想电压表可认为断路；⑤电压稳定时电容器认为断路．8含容电路的分析与计算涉及知识：；串并联规律；全电路欧姆定律；等解题要点：1）分析关键：分析电容器的两板电压（或与之并联部分的电路的电压） 2）与电容器串联的电阻的电流为0，它不分压但相当于导线，提供着电的通路。

例1】在如图5电路中，电键K1、K2、K3、K4均闭合，C是极板水平放置的平行板电容器，板间悬浮着一油滴P断开哪一个电键后P会向下运动？ ( C )A、K1； B、K2； C、K3； D、K4；【例2】如图所示电路中，电源电动势E = 9V，内阻r = 2Ω，定值电阻R1 = 6Ω，R2 = 10Ω，R3 = 6Ω，电容器的电容C =10F．（1）保持开关S1、S2闭合，求电容器C的带电量；（2）保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电量.二、电路故障问题的分类解析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间（或用电器两端）的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路（或用电器）上，指针发生偏转，则该段电路断路，如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其它各处均无电压降落（即电压表不偏转）短路:是指电路两点间（或用电器两端）的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零（即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏）2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障。

在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔的上金属体3.常见故障电路问题的分类解析R1R210Ω5Ω6VFabc（1）给定可能故障现象，确定检查方法：【例5】在如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线都是好的，为了查出断导线，某学生想先将万用表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔分别连电阻器R1的b端和R2的c端，并观察万用表指针的示数，在下列选档中，符合操作规程的是：A．直流10V挡； B．直流0.5A挡；C．直流2.5V挡； D．欧姆挡解析：根据题给条件，首先判定不能选用欧姆挡，因为使用欧姆挡时，被测元件必须与外电路断开。