1、习题课:闭合电路欧姆定律的应用,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,动态电路分析 情景导引 如图所示的电路,当滑动变阻器的滑片P向右滑动 时,回路的总电流、路端电压如何变化?通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化,它们两端的电压如何变化? 要点提示:总电流减小,路端电压增大。R1:电流减小,电压减小;R2:电流增大,电压增大;滑动变阻器:电流减小,电压增大。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,知识归纳 动态电路问题的分析方法 1.解决闭合电路动态变化问题,应按照局部整体局部的程序进行分析。,(1)对于固定不变的部分,一般按照欧姆定律直接判断。 (2)对于变化的部分,一般应根据分
2、压或分流间接判断。 (3)涉及滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,实例引导 例1电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路。当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时,下列说法正确的是( ) A.电压表和电流表读数都增大 B.电压表和电流表读数都减小 C.电压表读数增大,电流表A1 读数减小,A2读数增大 D.电压表读数减小,电流表A1读数增大,A2读数减小,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,答案:C 规律方法 动态分析要牢记,“并同串反”无违例。 注:“并同”,即某
3、一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大;“串反”,即某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小,反之则增大。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,变式训练1如图所示,R1阻值恒定,R2为热敏电阻(热敏电阻阻值随温度降低而增大),L为小灯泡,当R2所在位置温度升高时( ) A.R1两端的电压减小 B.小灯泡的亮度变暗 C.电流表的示数减小 D.通过R2的电流减小 解析:当R2所在位置温度升高时R2阻值减小,总电阻减小,总电流增大,电流表的示数增大,R1两端的电压U1=IR1增大,故A、C错误;总电流增大,内电压增大,则路端电
4、压U=E-Ir减小,并联部分的电压减小,所以灯泡L变暗,故B正确;通过L的电流减小,而总电流增大,则通过R2的电流增大,故D错误。 答案:B,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,闭合电路中的功率关系 情景导引 如图所示,电源电动势为E,内阻为r,外电路的电阻为R。试求:(1)电源的总功率;(2)内电路和外电路消耗的电功率;(3)电源的效率。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,知识归纳 1.对闭合电路中的功率的理解 (1)电源的总功率:P总=EI(普遍适用),P总=I2(R+r)(只适用于外电路为纯电阻的电路); (2)电源内电阻消耗的功率:P内=U内I=I2r; (3)电源输出功
5、率:P出=U外I(普遍适用); (4)三个功率的关系:由能量守恒可知P总=P出+P内。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,2.对于纯电阻电路,电源的输出功率随外电阻R的变化规律,(2)电源输出功率随外电阻变化曲线如图所示。,当Rr时,输出功率P随R的增大而减小; 当PPm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1、R2,且R1R2=r2。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,3.电源的效率,(3)当R=r(电源有最大输出功率)时,效率仅为50%,效率并不高。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,实例引导 例2如图所示电路中,电源内阻r=4 ,电阻R1=2 ,滑动变阻器R2=4
6、 时,电源内部的热功率是4 W。则电源输出的最大功率是 。当R2的电功率有最大值时,R2= 。,求R2的最大电功率,可将R1看成电源内阻的一部分,此时R2=r+R1=6 。当R2=6 时,R2的电功率有最大值。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,规律方法 (1)定值电阻消耗功率最大时通过的电流最大。(2)求可变电阻消耗的功率时可将其他电阻等效为电源内阻。,答案:6.25 W 6 ,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,变式训练2如图所示,电路中E=3 V,r=0.5 ,R0=1.5 ,滑动变阻器的最大阻值R=10 。 (1)在滑动变阻器的阻值R为多大时,滑动变阻器上消耗的功率最大?
7、最大为多大? (2)在滑动变阻器的阻值R为多大时,定值电阻R0上消耗的功率最大?最大为多大?,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,解析:(1)此种情况可以把R0归入电源内电阻,这样滑动变阻器上消耗的功率,也就是电源的输出功率。 即当R=r+R0=2 时,R消耗功率最大,为,(2)定值电阻R0上消耗的功率可以表示为P=I2R0,因为R0不变,当电流最大时功率最大,此时应有电路中总电阻最小,即当R=0时,R0上消耗的功率最大:,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,含容电路的分析与计算 情景导引 如图所示,电阻R,电源电动势E,内电阻r,试求:(1)闭合开关后回路中的电流;(2)闭合开关
8、后电容器上的电荷量;(3)断开开关后,流过电阻R的电荷量。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,知识归纳 在直流电路中,当电容器充、放电时,电路里有充、放电电流。一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大(只考虑电容器是理想的,不漏电的情况)的元件,电容器处电路可看作是断路,简化电路时可去掉它。 1.电路稳定后,由于电容器所在支路无电流通过,所以在此支路中的电阻上无电压降低,因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压。 2.当电容器和电阻并联后接入电路时,电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时,将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两
9、端电压升高,电容器将充电;如果电容器两端电压降低,电容器将通过与它连接的电路放电。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,实例引导 例3如图所示,电源电动势E=10 V,内阻可忽略,R1=4 ,R2=6 ,C=30 F,求: (1)S闭合后,电路稳定时通过R1的电流。 (2)S原来闭合,然后断开,这个过程中流过R1的总电荷量。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,(2)S闭合时,电容器两端电压UC=U2=IR2=6 V,储存的电荷量Q=CUC。S断开至达到稳定后电路中电流为零,此时UC=E,储存的电荷量Q=CUC。很显然电容器上的电荷量增加了Q=Q-Q=CUC-CUC=1.210-4
10、 C。电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的,这只有通过R1这条电路实现,所以流过R1的电荷量就是电容器电荷量的增加量。 答案:(1)1 A (2)1.210-4 C 规律方法 分析电容器电荷量变化的方法 (1)首先确定电路的连接关系及电容器和哪部分电路并联。 (2)根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压。 (3)最后根据公式Q=CU或Q=CU,求电荷量及其变化量。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,变式训练3(2016全国理综甲)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时,C所带的电荷量为Q1;闭合开关S,电流再次稳
11、定后,C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为( ),探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,解析:S断开时等效电路图如图a所示。,答案:C,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,多用电表的原理 情景导引 如图所示,电源电动势E=1.5 V,内阻r=0.5 ,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表的电阻Rg=7.5 ,A、B为接线柱。 (1)用一条导线把A、B直接连接起来,此时,应把可变电阻R1调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流? (2)调至满偏后保持R1的值不变,在A、B间接入一个150 的定值电阻R2,电流表指针指到多少刻度位置?,要点提示:(1)142 (2)5 mA,探究一,
12、探究二,探究三,探究四,随堂检测,知识归纳 1.欧姆表的测量原理,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,2.欧姆表刻度盘特点 (1)如图所示,当红、黑表笔断开时,电流表中电流为零,此时表笔间电阻无穷大,所以在表盘上电流零处标电阻“”;当红、黑表笔短接时,调节欧姆调零电阻,使电流表指针满偏,所以在电流满偏处标电阻“0”。,(2)I与Rx不成比例,欧姆表的刻度不均匀。 (3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大,表明被测电阻越小。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,3.多用电表的结构及使用 (1)多用电表的电路如图:
13、,(2)多用电表由表头、电流测量电路、电压测量电路、电阻测量电路以及转换开关S等组成。 (3)电表的使用 测量时,红表笔要插入正插孔、黑表笔要插入负插孔,并通过转换开关接入待测量相应的测量端,使用时,电路只有一部分起作用。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,电表的表盘有三排刻度,最上一排不均匀的是电阻刻度;中间一排均匀的是电压和电流刻度,对应这个刻度有几排数字,这些数字是用来在选用不同量程时方便读数的;最下面一排是低压交流电的电压刻度,高中阶段不用。 (4)电流进出电表的流向 电流挡串联接入电路,电流从红表笔流进电表,从黑表笔流出。 电压挡并联接入电路,红表笔接高电势点,黑表笔接低电势
14、点,电流仍然从红表笔流进电表,从黑表笔流出; 使用欧姆挡时,红表笔连接表内电源的负极,黑表笔连接表内电源的正极。电流仍然从红表笔流进电表,从黑表笔流出。 画龙点睛 不管多用电表测量什么量,相对电表而言,电流的方向都是“红进、黑出”。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,实例引导 例4若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA,内装一节干电池,电动势为1.5 V,那么该欧姆表的内阻为 。待测电阻接入红、黑两表笔之间时,指针指在刻度盘的中央,则待测电阻的阻值为 。若指针指在满刻度的 处,则待测电阻的阻值为 。,答案:300 300 100,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,例5一个电流、电压
15、两用表的电路如图所示,电流表G的量程是0100 A,内阻是1 000 ,电阻R1=0.1 ,R2=99 000 。当双刀双掷开关接到A、B上时,电流表改装成 表,其量程是 ;当双刀双掷开关接到C、D上时,电流表改装成 表,其量程是 。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,解析:因双刀双掷开关的把柄是绝缘的,所以当开关接到A、B上时,电路转换成图甲所示的电路,此时电阻R1与电流表G并联,R1起分流作用,原电流表改装成较大量程的电流表。根据并联电路的特点有(I-Ig)R1=IgRg。电流表的最大测量值为,当开关接到C、D上时,电路变成图乙所示的电路,此时电阻R2与电流表G串联,R2起分压作用
16、,原电流表已改装成电压表,根据串联电路的特点,电压表的最大测量值为U=Ig(Rg+R2)=0.000 1 (1 000+99 000) V=10 V。,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,答案:量程较大的电流 01 A 电压 010 V,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,A.4R B.5R C.10R D.16R,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,答案:D,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,1.如图所示电路,电源内阻不可忽略。开关S闭合后,在滑动变阻器R0的滑片向下滑动的过程中( ) A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数
17、增大,电流表的示数减小 D.电压表的示数减小,电流表的示数增大,答案:A,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,2.两节电池1和2的电动势E1E2,它们分别向同一电阻R供电,电阻R消耗的电功率相同。比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率1和2的大小,则有( ) A.P1P2,12 B.P1P2,12 D.P1P2,12,答案:B,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,3.如图所示,用多用电表测量直流电压U和电阻R,若红表笔插入多用电表的正(+)插孔,则( ) A.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表 B.前者电流从红表笔流入多用电表,后者电流从
18、红表笔流入多用电表 C.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流出多用电表 D.前者电流从红表笔流出多用电表,后者电流从红表笔流入多用电表,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,解析:题图中所示是多用电表的示意图,无论是测电压U还是测电阻R,电流都是从红表笔流入多用电表,从黑表笔流出多用电表,选项B正确。 答案:B,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,4.如图所示,M、N是平行板电容器的两个极板,R0为定值电阻,R1、R2为可调电阻,用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部。闭合开关S,小球静止时受到悬线的拉力为F。调节R1、R2,关于F的大小 判断正确的是( ) A
19、.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变大 B.保持R1不变,缓慢增大R2时,F将变小 C.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变大 D.保持R2不变,缓慢增大R1时,F将变小,探究一,探究二,探究三,探究四,随堂检测,解析:当电路接通后,对小球受力分析:小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用,其中重力为恒力。当电路稳定后,R1中没有电流,两端等电势,因此电容器两极板电压等于R0两端电压。当R2不变,R1变化时,电容器两极板电压不变,板间电场强度不变,小球所受电场力不变,F不变,C、D两项错。若保持R1不变,缓慢增大R2,R0两端电压减小,电容器两端电压减小,内部电场强度减弱,小球受到的电场力减小,F变小,故A项错误,B项正确。 答案:B,
