高考物理一轮复习专题八恒定电流考点2闭合电路欧姆定律教案-人教版高三全册物理教案-24页
24页1、考点二闭合电路欧姆定律基础点知识点 1 电动势和内阻1电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。2电动势(1) 定义:电动势在数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。(2) 表达式:EWq,单位: V。(3) 物理意义:反映电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量。(4) 特点:大小由非静电力的特性决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。3内阻:电源内部也是由导体组成,也有电阻r,该电阻叫做电源的内阻,它是电源的另一重要参数。知识点 2 闭合电路的欧姆定律1闭合电路(1) 组成电源内部是内电路;用电器、导线组成外电路。(2) 内、外电压的关系:EU内U外。2闭合电路欧姆定律(1) 内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比。(2) 公式。IERr(只适用于纯电阻电路)。EU外Ir(适用于所有电路) 。3路端电压与外电阻的关系(1) 一般情况:UIRERrR。(2) 特殊情况。当外电路断路时,I0,UE。当外电路短路时,I短Er,U0。
2、4U-I关系图:如图所示,路端电压随着电路中电流的增大而减小。(1) 当电路断路即I0 时,纵坐标的截距为电动势。(2) 当外电路电压U0 时,横坐标的截距为短路电流。(3) 图线的斜率的绝对值为电源的内阻。(4) 对于U-I图象中纵坐标 (U) 不从零开始的情况, 图线与横坐标的交点坐标小于短路电流,但直线的斜率大小仍等于电源的内阻。5电源的功率和效率(1) 电源的总功率:P总EI。(2) 电源内部损耗功率:P内I2r。(3) 电源的输出功率:P出UI。(4) 电源的效率:P出P总100% UE100% 。重难点一、闭合电路欧姆定律1公式表达IERr( 适用于外电路为纯电阻电路)EU外U内或EU外Ir( 适合任何电路 )2闭合电路中的电流和路端电压随电阻的变化规律(1) 当外电阻R增大时,总电流IERr变小,又据UEIr知,路端电压U变大。当R增大到无穷大时,I0,UE( 断路 ) 。(2) 当外电阻R减小时,总电流IERr变大,又据UEIr知,路端电压U变小。当R减小到零时,IEr,U0( 短路)。3闭合电路中电源的U-I图象电源的U-I图象即电源的伏安特性曲线,这是后续的“测电源
3、的电动势和内阻”实验中数据处理的原理基础。如图所示为电源的U-I图象。U为电源的路端电压,I为干路电流,由闭合电路欧姆定律可得UEIr,图象是斜率为负值的倾斜直线的一部分。(1) 利用伏安特性曲线可以确定电源的电动势和内阻:根据UEIr,U-I图象纵轴截距为电源的电动势E,图线斜率的绝对值为电源内阻,rUI,横轴上的截距等于外电路短路时的电流,即ImEr。(2) 当电源与某一电阻元件组成闭合电路时,电源的U-I图象和电阻的U-I图象的交点即为此电阻的电压和电流。二者的比值U/I为此时外电路电阻值。(3) 图线上每一点的横、纵坐标的乘积为对应情况下电源的输出功率,PRUI,而电源的总功率P总EI,电源的内阻功率即发热功率PrP总PREIUI。(4) 两种U-I图象的比较电源U-I图象电阻U-I图象图形物理意义电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系截距与纵轴交点表示电源电动势E, 与横轴交点表示电源短路电流Er过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零坐标U、I的乘积表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率坐标U、I的比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同每
4、一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小斜率( 绝对值 )电源电阻r 电阻大小特别提醒(1) 用电器断路相当于所在支路的电阻变成无穷大,用电器短路相当于所在支路的电阻变为零。(2) 由于一般电源的内阻r很小,故外电压U随电流I的变化不明显, 实际得到的图线往往只画在坐标纸上面一小部分,为充分利用坐标纸,往往将横轴向上移,纵坐标并不从零开始。(3) 电源的U-I图象注意纵轴不从零开始的情况,图线与横轴的交点坐标小于短路电流,但直线斜率的绝对值仍等于电源的内阻。二、电源的功率和效率1电源的功率(1) 任意电路:P总IEIU外IU内P出P内(2) 纯电阻电路:P总I2(Rr) E2Rr2电源内部消耗的功率P内I2rIU内3电源的输出功率(1) 任意电路:P出UIEII2rP总P内(2) 纯电阻电路:P出I2RE2RRr2E2Rr2R4r(3) 输出功率和外电阻的关系当Rr时,电源的输出功率最大,为PmE24r。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。P出Pm时,每个输出功率对应两个不同的外电阻R1和R2,且满足R1R2r2。输出功率P出与外电阻R的关
5、系图线如图所示。4电源的效率(1) 任意电路:P出P总100% UE100%(2) 纯电阻电路:RRr100% 11rR100%在纯电阻电路中,外电阻R越大,电源的效率越大。特别提醒(1) 当电源的输出功率最大时,PmaxE24r,电源的效率并不是最大,只有50% ;当R时,100% ,但此时P出0,无实际意义。(2) 对于电路中的定值电阻, 其消耗的功率根据PI2R来判断,与输出功率大小的判断方法不同。(3)P-R图象常用于分析输出功率随外电阻的变化情况:外电阻R越接近电源的内阻r,电源的输出功率P越大。三、复杂电路的处理方法( 画等效电路图的方法)在一些复杂电路的问题中,由于不知各用电器之间的连接关系,往往导致出错, 因此画出复杂电路的等效电路图成为正确解题的关键,常见方法有:1去表法电流表的电阻很小,电压表的电阻很大。去掉电流表,用导线代替电流表连通电路;去掉电压表,让所在处断路。上述两种做法对电路结构都不会产生影响。含有电表的电路, 可用这种方法进行判别。如图 (a) 所示,经过去表法处理后变成如图(b) 所示的电路, 易看出三个电阻串联,电流表A 测串联电路中的电流,电压表V
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