1、 2.7 2.7 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律（一）（一）复习回顾复习回顾: : 1 1、什么是电源？、什么是电源？ 把其它形式的能转换成电能的装置。把其它形式的能转换成电能的装置。 2 2、电源电动势的概念、电源电动势的概念 ? ?物理意义物理意义? ? （1 1）定义：在电源内部非静电力把单位正电）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。荷从电源的负极移到正极所做的功。 （2 2）意义：电动势表示电源将其他形式的能）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。转化为电能本领。 3 3、如何计算电路中电能转化为其它形式的能？、如何计算电路中电能转化为其
2、它形式的能？ W = I U t U U对于纯电阻电路对于纯电阻电路 WW =IUtIUt =I I RtRt=t tR R2 22 2一、闭合电路一、闭合电路 用导线把电源、用电器连成一个闭合电路用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。 外电路外电路: :电源外部的用电器和导线构成外电路电源外部的用电器和导线构成外电路内电路内电路: :电源内部是内电路电源内部是内电路外电路外电路R K 内电路内电路 E r . . . . 部分电路部分电路 闭合电路闭合电路 闭合回路的电流方向闭合回路的电流方向 在在外电路外电路中，电流方向由正极中，电流方向由正极流向负极，流向负极，沿电流方向电势降低沿电流方
3、向电势降低。 在在内电路内电路中，即在电源内部，中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极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移到正极，所以电流方向为负极流向正极。向正极。 内内电路与电路与外外电路中的总电流是电路中的总电流是相相同同的。的。 1 1、电路中的电势变化情况、电路中的电势变化情况 （1 1）在外电路中，沿电流方向电势降低。）在外电路中，沿电流方向电势降低。（2 2）在内电路中，一方面，存在内阻，）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，沿沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势电流方向存在电势“跃升跃升”。 a b a
4、 a d c b c d b 电动势概念电动势概念 的理解的理解 4 4 2.讨论闭合回路中的能量转化关系讨论闭合回路中的能量转化关系 1 1、若外电路中的用电器都是纯电阻、若外电路中的用电器都是纯电阻 R R，在时间，在时间t t内外内外电路中有多少电能转化为内能？电路中有多少电能转化为内能？ E外外=I2Rt 2 2、内电路也有电阻、内电路也有电阻 r r，当电流通过内，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？是多少？ E内内=I2rt 3 3、电流流经电源时，在时间、电流流经电源时，在时间 t t内内非静电力做多少功非静电力做多少功 W=E
5、qEIt 4 4、以上各能量之间有什么关系？、以上各能量之间有什么关系？ 外电路外电路R K 内电路内电路 E r 根据能量守恒定律，非静电力做的根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。他形式的能的总和。 W=E外外+E内内 即：即：EIt=I2Rt+I2rt 3 、闭合电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律 、 EE?IR?Ir 即 I?R?r、表述：闭合电路中的电流跟电源、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比阻之和成反比 EI?R?r二、闭合电路欧姆定律：二、
6、闭合电路欧姆定律： 说明：说明： 1 1、只适用于纯电阻电路、只适用于纯电阻电路 EE?IR?Ir I?R?rU外?IR是外电路上总的电势是外电路上总的电势 2 2、 降落，习惯上叫降落，习惯上叫路端电压路端电压. . U内?Ir是内电路上的电势降是内电路上的电势降 3 3、 落，习惯上叫落，习惯上叫内电压内电压. . 4、 E?IR?Ir E=U内+U外 课堂训练课堂训练 1 1、在如图所示的电路中，电源的电动、在如图所示的电路中，电源的电动势为势为 9V 9V，内阻为，内阻为0.50.5，外电路的电，外电路的电阻阻R R1 1为为1818， 求电路中的电流和路端求电路中的电流和路端电压电压
7、. .若将电阻换为若将电阻换为R R2 2=36=36，情况如，情况如何？何？ R S E r 二、路端电压跟负载的关系二、路端电压跟负载的关系 外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压 、如图电路：、如图电路： R R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大 R R减小，电流增大，路端电压减小减小，电流增大，路端电压减小 路端电压路端电压: : U?E?Ir、两个特例：、两个特例： 1 1）外电路）外电路2 2）外电路）外电路断路断路时时 R? ? ，I?0 ，短路短路时时 R? 0，I?E/（U端?E（r，U端?0a b a b a b d c a d c b
8、5 5 、电源的外特性曲线、电源的外特性曲线 路端电压路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图象 （1 1）图象的函数表达：）图象的函数表达： U?E?Ir（2 2）图象的物理意义）图象的物理意义 在纵轴上的截距表示电源的电动势在纵轴上的截距表示电源的电动势E E 在横轴上的截距表示电源的短路电流在横轴上的截距表示电源的短路电流 I短?E/r图象斜率的绝对值表示图象斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，电源的内阻，内阻越大，图线倾斜得越厉害图线倾斜得越厉害 1 1闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 小结小结 （1 1）表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正）表述：闭合电路中的电流跟电
9、源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比比，跟内、外电路的电阻之和成反比 （2 2）表达式）表达式 R R1 1E E2 2路端电压跟负载的关系：路端电压跟负载的关系： U U=R R+ +r rE E =r r1 1+ +R R（1 1）路端电压随外电路电阻）路端电压随外电路电阻 R R增大而增大增大而增大 断路断路 R? ，I?0 ，U端?EEI?R?r短路短路 R? 0，I?E/r ，U端?0（2 2）路端电压）路端电压U U随电流随电流I I变化的图象变化的图象 U?E?Ir 课堂训练课堂训练 1 1、在如图所示的电路中，电源的电动、在如图所示的电路中，电源的电动势为势为 1.5
10、V 1.5V，内阻为，内阻为0.120.12，外电路的，外电路的电阻为电阻为1.381.38， 求电路中的电流和路求电路中的电流和路端电压端电压. . I = 1 A U = 1.38V E r R S 2 2、 如图，如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关当开关处于位置处于位置1 1时时, ,理想电流表读数理想电流表读数I I1 1=0.2A=0.2A；当开关处于位置当开关处于位置2 2时时, ,电流表读数电流表读数I I2 2=0.3A=0.3A求电源的电动势求电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r。 1 E = 3V E = 3V r = 1r = 1 2 R1 R2 A
11、 E r 3 3、如图，、如图，R R0.80.8当开关当开关S S断开时电压断开时电压表的读数为表的读数为1.5V1.5V；当开关；当开关S S闭合时电压闭合时电压表的读数为表的读数为1.2V1.2V则该电源的电动势和则该电源的电动势和内电阻分别为多少内电阻分别为多少? ? E=1.5VE=1.5V，r =1.5r =1.5 4、 A、B 5、 AC 四、闭合电路中的功率四、闭合电路中的功率 由于闭合电路中内、外电路的电流相等，由于闭合电路中内、外电路的电流相等， E?U外?U内由由 得得 EI?U外I?U内I1 1电源提供的功率（电源功率）电源提供的功率（电源功率） P总?EI2 2电源的
12、输出功率（外电路得到的功率）电源的输出功率（外电路得到的功率） P外?U外I3 3电源内阻上的热功率电源内阻上的热功率 P内?U内I?I?r24 4、供电效率、供电效率 ? ?=P=P出出/P/P总总U U外外/E /E （二）（二） 2.7 2.7 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律 四、电池组的串并联四、电池组的串并联 1 1、串联：、串联： ? 串? nE0 2 2、并联、并联： ?并? E0 r串r并?nr0?1nr0 五、电源的功率和效率五、电源的功率和效率 1 1、功率、功率 电源的功率（电源的总功率）电源的功率（电源的总功率） :P:PE E=I IE E ; ; 电源的输出功率电
13、源的输出功率:P:P出出=I IU; U; 2 2电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率 : :P P r=r=I Ir r PUR2 2、电源的效率、电源的效率: : ?PEER?r只适用于纯电阻电路）只适用于纯电阻电路） 2 22 2E E R RE EP P =2 23 3、电源的输出功率、电源的输出功率 : : 2 2?R R+ +r r?1 1（R R- -r r） - -4r4rR R 当内外电阻相等时，电源当内外电阻相等时，电源 PP的输出功率最大，为的输出功率最大，为 出出 m EPm?4r2o R 电源输出功率随外电阻变化的图线电源输出功率随外电阻变化的图线 r 例例1 1 已
14、知如图，已知如图，E E =6V=6V，r r =4=4，R R1 1=2=2，R R2 2的变化范围是的变化范围是0 01010。求：。求： 电源的最大输出功率；电源的最大输出功率； R R1 1上消耗的最大功率；上消耗的最大功率； R R2 2上消耗的最大功率。上消耗的最大功率。 2.25W2.25W； 2W2W； R2 R1 E r 。 1.5W 1.5W例例2 2 直线直线OACOAC为某一直流电源的总功率为某一直流电源的总功率P P总随电流总随电流I I变化的图线变化的图线, ,抛物线抛物线OBCOBC为为同一直流电源内部热功率同一直流电源内部热功率PrPr随电流随电流I I变变化的
15、图线化的图线, ,若若A A、B B对应的横坐标为对应的横坐标为2A,2A,2W 2W 那么线段那么线段ABAB表示的功率为表示的功率为 W, W, 0.50.5 . I I=2A=2A对应的外电阻是对应的外电阻是 P/W 9 A B O C 1 2 3 I/A 课堂训练课堂训练 1 1、右图中图线表示某电池组的输出电压一、右图中图线表示某电池组的输出电压一电流关系，图线表示其输出功率一电流关电流关系，图线表示其输出功率一电流关5 系该电池组的内阻为系该电池组的内阻为当电池当电池组的输出功率为组的输出功率为120W120W时，电池组的输出电压时，电池组的输出电压是是30 V V （上海（上海0
16、505高考）高考） 2 2、如图所示，、如图所示，R R为电阻箱，为电阻箱，V V为理想电压表当电阻箱读为理想电压表当电阻箱读数为数为R R1 1=2=2时，电压表读数为时，电压表读数为 U U1 1=4V=4V；当电阻箱读数；当电阻箱读数为为R R2 2=5=5时，电压表读数为时，电压表读数为 U U2 2=5V=5V求：求： (1) (1)电源的电动势电源的电动势E E和内阻和内阻r r。 (2) (2)当电阻箱当电阻箱R R读数为多少时，电源的输出功率最大读数为多少时，电源的输出功率最大 ? ?最大最大值值PmPm为多少为多少? ? E?6 Vr ?1?R1，P9W 六、电路的动态分析问
17、题六、电路的动态分析问题 闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生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。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、并电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。联电路的电流关系。 局部局部 整体整体 局部局部 思路思路: : 例例3 3 如图所示，电源电动势为如图所示，电源电动势为E E，内电阻，内电阻为为r r当滑动变阻器的触片当滑动变阻器的触片P P从右端滑到从右端滑
18、到左端时，发现电压表左端时，发现电压表V V1 1、V V2 2示数变化的示数变化的绝对值分别为绝对值分别为UU1 1和和UU2 2，下列说法中，下列说法中正确的是正确的是 ? A.A.小灯泡小灯泡L L1 1、L L3 3变暗，变暗，L L2 2变亮变亮 ? B.B.小灯泡小灯泡L L3 3变暗，变暗，L L1 1、L L2 2变亮变亮 ? C.C.UU1 1UU2 2 L L 1P 2 B D B D V1 L3 V2 练练、在如图电路中，闭合电键在如图电路中，闭合电键S S，当滑动变阻器的，当滑动变阻器的滑动触头滑动触头P P 向下滑动时，四个理想电表的示数向下滑动时，四个理想电表的示数
19、都发生变化，电表的示数分别用都发生变化，电表的示数分别用I I、U U1 1、U U2 2和和U U3 3表示，电表示数变化量的大小分别用表示，电表示数变化量的大小分别用II、UU1 1、UU2 2和和UU3 3表示下列比值正确的是表示下列比值正确的是 （ ） A A、U U1 1/I /I不变，不变，UU1 1/I/I不变不变 B B、U U2 2/I /I变大，变大，UU2 2/I/I变大变大 C C、U U2 2/I /I变大，变大，UU2 2/I/I不变不变 D D、U U3 3/I /I变大，变大，UU3 3/I/I不变不变 答案：答案：ACD 课堂训练课堂训练 3 3、如图所示电路
20、、如图所示电路, ,当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P P向上移动时向上移动时, ,判断电路中的电压表、电流判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化表的示数如何变化? ? V V1 1示数增大示数增大 V V2 2示数增大示数增大 A A示数减小示数减小 七、含有电容器的直流电路七、含有电容器的直流电路 例例4.4.已知如图，电源内阻不计。为使已知如图，电源内阻不计。为使电容器的带电量增大，可采取以下电容器的带电量增大，可采取以下那些方法：（那些方法：（ A. A.增大增大R R1 1 B. B.增大增大R R2 2 C. C.增大增大R R3 3 D. D.减小减小R R1 1 CD C
21、D ） RR1 1 R3 A B B R2 E R2 C R3 C C C 课堂训练课堂训练 4 4如图如图 10-310-3 所示的电路中，已知电容所示的电路中，已知电容C C1 1=C=C2 2，电阻，电阻R R1 1R R2 2，电源内阻可忽略不，电源内阻可忽略不计，当开关计，当开关S S接通时，以下说法中正确的接通时，以下说法中正确的有有 （ ） D D A A、C C1 1的电量增多，的电量增多，C C2 2的电量减少的电量减少 B B、C C1 1的电量减少，的电量减少，C C2 2的电量增多的电量增多 C C、C C1 1、C C2 2的电量都增多的电量都增多 D D、C C1
22、1、C C2 2的电量都减少的电量都减少 图10 3 课堂训练课堂训练 5 5、如图所示，电源电动势、如图所示，电源电动势= 1212伏，内阻伏，内阻r=1r=1欧，电阻欧，电阻R R1 1=3=3欧，欧，R R2 2=2=2欧，欧，R R3 3=5=5欧，电容器的电欧，电容器的电容量容量C C1 1=4=4F,CF,C2 2=1=1F,F,求求C C1 1、C C2 2所带电量。所带电量。 QQ1 1-5-5 Q Q2 2=10=10 库库 -5-5=1.6=1.61010 库库 八、电路故障分析八、电路故障分析 一、电路故障的原因一、电路故障的原因 1 1 、断路断路的特点的特点 电流为零
23、，断点的同侧无电势差，电流为零，断点的同侧无电势差，若只有一个断点，断点的两端有电势差若只有一个断点，断点的两端有电势差 造成的结果造成的结果 电路中的总电阻增大，干路上的电流电路中的总电阻增大，干路上的电流减小，与其并联的用电器两端的电压增大减小，与其并联的用电器两端的电压增大 2 2 、短路短路的特点的特点 被短路的用电器两端无电压，用电被短路的用电器两端无电压，用电器无电流流过器无电流流过 造成的结果造成的结果 电路中总电阻减小，干路电流增大，电路中总电阻减小，干路电流增大，被短路用电器不工作，与其串联的用被短路用电器不工作，与其串联的用电器两端电压增大电器两端电压增大 例例5 5 如图
24、所示的电路中，闭合电键，灯如图所示的电路中，闭合电键，灯L L1 1、L L2 2正常发光，由于电路出现故障，突然发现正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯灯L L1 1变亮，灯变亮，灯L L2 2变暗，电流表的读数变小，根变暗，电流表的读数变小，根 （ A ） A A、R R1 1断路断路 B B、R R2 2断路断路 C C、R R3 3短路短路 D D、R R4 4短路短路 据分析，发生的故障可能是据分析，发生的故障可能是A R1 R2 R3 R4 L1 L2 R2 R1 R3 L1 L2 A 等效电路图R4 13.已知电源电动势E=8 V，红灯电阻Rx=4 ，绿灯电阻Ry=8 ，接在如
25、图7220所示的电路中，两灯正常发光时电压表的读数为6 V，R1=R2=R3=4 ，R4=6 ，经过一段时间，由于电路中某一个电阻发生故障，引起红灯变亮，绿灯变暗的现象，而此时电压表的读数变为6.4 V . 图7220 （1）画出电路发生故障前，能够直接看出串、并联的简化电路图. （2）通过分析与计算，判断电路中哪一个电阻发生了故障?是什么故障? 解析： （1）如图所示. （2）定性分析：电压表示数增大，即路端电压增大，表明外电路总电阻增大，而红灯变亮，绿灯变暗，只可能是R1增大或断路.定量计算：正常发光时，R外=6 ，I总=1 A，电源内阻r=2 ； ?非正常发光时，IE?U?总=外r=0.
26、8 A，R =U外外=8 ， I?总绿灯电压Uy=I总R并=3.2 V； 红灯电压Ux=U外Uy=3.2 V， 表明R1与Rx的并联值为R =U并x?=4 = RIx， 总故R1断路. 答案：见解析 课堂训练课堂训练 6 6、如图所示的电路中，闭合电键、如图所示的电路中，闭合电键k k后，灯后，灯a a和和b b都正常发光，都正常发光， 后来由于某种故障使灯后来由于某种故障使灯b b突然变亮，电压表读数增加，由此推突然变亮，电压表读数增加，由此推 断断这故障可能是这故障可能是 （ B B ） A Aa a灯灯丝烧断灯灯丝烧断 B B电阻电阻R R2 2断断 C C电阻电阻R R2 2短路短路 D D电容被击穿短路电容被击穿短路 知识回顾知识回顾Knowledge Knowledge Review Review
