1、第二讲闭合电路欧姆定律第二讲闭合电路欧姆定律 1理解闭合电路及电动势的意义理解闭合电路及电动势的意义2会运用闭合电路欧姆定律进行有关问题的分析与计会运用闭合电路欧姆定律进行有关问题的分析与计算算3理解闭合电路路端电压与电流的关系及图象理解闭合电路路端电压与电流的关系及图象一、电动势一、电动势1概念：概念：电动势是电源把正电荷从负极送到正极非静电电动势是电源把正电荷从负极送到正极非静电力所做的功和移送电荷量的比值，力所做的功和移送电荷量的比值，E ，表征的是，表征的是做功的本领做功的本领2物理意义：物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小在数值上等
2、于非静电力把领大小在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负的正电荷在电源内从负极送到正极极送到正极非静电力非静电力所做的功所做的功电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关关，也跟外电路无关二、闭合电路的欧姆定律二、闭合电路的欧姆定律1闭合电路的几个名词闭合电路的几个名词(1)外电路和内电路：闭合电路由两部分组成，一部分外电路和内电路：闭合电路由两部分组成，一部分是是 的电路，叫外电路；另一部分是的电路，叫外电路；另一部分是 的的电路，叫内电路电路，叫内电路(2)外电阻和内电阻：外电阻和内电阻：(略略)电源外部电源
3、外部电源内部电源内部2闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(1)定律表述：闭合电路中的定律表述：闭合电路中的 和和 成成正比，跟正比，跟 成反比，这个结论叫做闭成反比，这个结论叫做闭合电路的欧姆定律合电路的欧姆定律(2)表达式：表达式：；常用表达式：；常用表达式：.UEIr电流电流电源的电动势电源的电动势内、外电路的电阻之和内、外电路的电阻之和闭合电路上，沿电流的流向，电势如何变化？闭合电路上，沿电流的流向，电势如何变化？提示：提示：在内电路上，沿电流方向电势逐渐升高；在外电在内电路上，沿电流方向电势逐渐升高；在外电路上，沿电流方向电势逐渐降低路上，沿电流方向电势逐渐降低三、路端电压三、路端电
4、压U随外电阻随外电阻R变化的讨论变化的讨论电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，不随外电路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻路电阻的变化而改变，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变的的变化而改变的1外电路的电阻增大时，外电路的电阻增大时，I ，路端电压，路端电压 2外电路断开时，外电路断开时，R，路端电压，路端电压U .3外电路短路时，外电路短路时，R0，路端电压，路端电压U，I (短短路电流路电流)减小减小升高升高E0短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r一般很一般很小，短路
5、电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾四、路端电压跟电流强度的关系四、路端电压跟电流强度的关系路端电压跟电流强度的关系是路端电压跟电流强度的关系是UEIr，用图象表示如，用图象表示如图所示，由图知，路端电压随电流的增加而减小，其函数关图所示，由图知，路端电压随电流的增加而减小，其函数关系是线性关系此图象的物理意义是：系是线性关系此图象的物理意义是：1图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的图线与纵轴的交点对应的电压等于电源的 .2图线斜率大小代表电源的内阻图线斜率大小代表电源的内阻r，内阻越大，直线倾，内阻越大，直线倾斜得越厉害；内阻趋近于斜得
6、越厉害；内阻趋近于 时，直线趋近于跟横轴平行时，直线趋近于跟横轴平行3图中图中U与与U分别表示电流为分别表示电流为I1时外电压和内电压从时外电压和内电压从图象可以看出，图象可以看出，I 增大时，外电压增大时，外电压U减小，内电压减小，内电压U增大，但增大，但二者之和保持不变二者之和保持不变4图中图中Im代表短路电流，代表短路电流，Im .电动势电动势E零零一、直流电路的动态分析一、直流电路的动态分析根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况，一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况
7、，常见方法如下：常见方法如下：1程序法：基本思路是程序法：基本思路是“部分部分整体整体部分部分”，即从阻，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判断值变化的部分入手，由串、并联规律判断R总总的变化情况，再的变化情况，再由欧姆定律判断由欧姆定律判断I总总和和U端端的变化情况，最后由部分电路欧姆定的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化情况，其一般思路为：律判断各部分物理量的变化情况，其一般思路为：闭合电路的电源电动势为闭合电路的电源电动势为E，内阻为，内阻为r，如图所，如图所示，闭合电键示，闭合电键S，当滑动变阻器的滑片，当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，从右端滑到左端时，下
8、列说法中正确的是下列说法中正确的是A小灯泡小灯泡L1、L3变亮，变亮，L2变暗变暗B小灯泡小灯泡L3变暗，变暗，L1、L2变亮变亮C电压表电压表V1示数变化量较小示数变化量较小D电压表电压表V2示数变化量较小示数变化量较小【错源探究错源探究】对动态分析的程序不熟悉、方法不熟练造对动态分析的程序不熟悉、方法不熟练造成错误成错误【错因分析错因分析】错解错解1没有按正常程序进行分析，认为当没有按正常程序进行分析，认为当滑动变阻器的滑片滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端时，其阻值减小，则从右端滑到左端时，其阻值减小，则L1变亮，两端电压升高，变亮，两端电压升高，L3变亮，则变亮，则L2两端电压降低，变暗
9、，两端电压降低，变暗，错选错选A项项错解错解2不根据闭合电路欧姆定律进行定量分析和计算，不根据闭合电路欧姆定律进行定量分析和计算，由电阻减小、电流增大判断，由电阻减小、电流增大判断，V1的示数的示数U1IR，V2的示数的示数U2IR2，电流的增加量相同，而，电流的增加量相同，而L3、L1与滑动变阻器部分总电与滑动变阻器部分总电阻阻R减小，减小，R2不变，因此电压表不变，因此电压表V1的示数变化量比较小，错的示数变化量比较小，错选选C.【正确解答正确解答】当滑动变阻器的滑片当滑动变阻器的滑片P从右端滑到左端从右端滑到左端时，并联电路总电阻减小时，并联电路总电阻减小(局部局部)，总电流，总电流I增
10、大，路端电压增大，路端电压U减小减小(整体整体)干路电流增大，则干路电流增大，则L2变亮；与滑动变阻器串联变亮；与滑动变阻器串联的灯泡的灯泡L1电流增大，变亮；与滑动变阻器并联的灯泡电流增大，变亮；与滑动变阻器并联的灯泡L3电压电压U3UU2，U减小，减小，U2增大，则增大，则U3减小，减小，L3变暗变暗U1减减小，小，U2增大，而路端电压增大，而路端电压UU1U2减小，所以减小，所以U1的变化量的变化量大于大于U2的变化量答案：的变化量答案：BD.AI1增大，增大，I2不变，不变，U增大增大BI1减小，减小，I2增大，增大，U减小减小CI1增大，增大，I2减小，减小，U增大增大 DI1减小，
11、减小，I2不变，不变，U减小减小答案：答案：B二、含容电路的分析二、含容电路的分析1简化电路时可以把电容器处电路作为断路，简化电路简化电路时可以把电容器处电路作为断路，简化电路时可以去掉，在求电荷量时在相应位置补上时可以去掉，在求电荷量时在相应位置补上2电路稳定后，与电容器同支路的电阻相当于导线电路稳定后，与电容器同支路的电阻相当于导线3电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充放电路中电流、电压的变化可能会引起电容器的充放电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电若电容器两端电压升高，电容器将充电；若电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电可由电容器将通过与它连接的电路放电可由QC
12、U计算电容计算电容器上电荷量的变化器上电荷量的变化4在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在直流电路中，如果串联或并联了电容器应该注意，在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降低电压在与电容器串联的电路中没有电流，所以电阻不起降低电压作用，但电容器两端可能出现电势差；如果电容器与电源并作用，但电容器两端可能出现电势差；如果电容器与电源并联，电路中有电流通过电容器两端的充电电压不是电源电联，电路中有电流通过电容器两端的充电电压不是电源电动势动势E，而是路端电压，而是路端电压U.5在含容电路中，当电路发生变化时，除了要判断和计在含容电路中，当电路发生变化时，除了要判断和计算电容器两端
13、的电压外，还必须要判断电容器极板上极性的算电容器两端的电压外，还必须要判断电容器极板上极性的变化，防止出现电容器先放电后反向充电的现象变化，防止出现电容器先放电后反向充电的现象友情提示：友情提示：在分析含容电路中电容器变化时很重要是分在分析含容电路中电容器变化时很重要是分析电容器电压变化情况，若电容器与某一用电器并联，则电析电容器电压变化情况，若电容器与某一用电器并联，则电容器电压与该用电器两端电压相同，也可以根据电势的变化容器电压与该用电器两端电压相同，也可以根据电势的变化来判断电容器两端电压来判断电容器两端电压如图所示的电路中，两平行金属板如图所示的电路中，两平行金属板A、B水平放水平放置
14、，两板间的距离置，两板间的距离d40 cm.电源电动势电源电动势E24 V，内电阻，内电阻r1，电阻，电阻R15.闭合开关闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电，待电路稳定后，将一带正电的小球从的小球从B板小孔以初速度板小孔以初速度v04 m/s竖直向上射入板间若竖直向上射入板间若小球带电荷量为小球带电荷量为q1102 C，质量为，质量为m2102 kg，不考，不考虑空气阻力那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，虑空气阻力那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达小球恰能到达A板？板？(取取g10 m/s2)【思维点拨思维点拨】2如图所示电路中，电源电动势为如图所示电路中，电源电动势
15、为E、内阻为、内阻为r，电阻，电阻R3为定值电阻，为定值电阻，R1、R2为滑动变阻器，为滑动变阻器，A、B为电容器两个水平为电容器两个水平放置的极板当滑动变阻器放置的极板当滑动变阻器R1、R2的滑动触头处于图示位置的滑动触头处于图示位置时，时，A、B两板间的带电油滴静止不动则下列说法中正确的两板间的带电油滴静止不动则下列说法中正确的是是()A把把R2的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动的触头向右缓慢移动时，油滴向下运动B把把R1的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动的触头向右缓慢移动时，油滴向上运动C缓慢增大极板缓慢增大极板A、B间的距离，油滴静止不动间的距离，油滴静止不动D缓慢减小极板缓慢减小极板
16、A、B的正对面积，油滴向上运动的正对面积，油滴向上运动解析：解析：因为滑动变阻器因为滑动变阻器R2与平行板电容器串联，故无论与平行板电容器串联，故无论R2变大还是变小，电容器两极板间的电压都等于路端电压，变大还是变小，电容器两极板间的电压都等于路端电压，故选项故选项A错误；当滑动变阻器错误；当滑动变阻器R1的触头向右移动时，接入电的触头向右移动时，接入电路的电阻变大，则电路的总电阻变大，电流变小，内电压变路的电阻变大，则电路的总电阻变大，电流变小，内电压变小，路端电压变大，电容器两极板间的电压变大，所以电场小，路端电压变大，电容器两极板间的电压变大，所以电场力变大，油滴向上运动，故选项力变大，
17、油滴向上运动，故选项B正确；正确；答案：答案：B三、电路故障分析三、电路故障分析1故障特点故障特点(1)断路特点：电路中发生断路，表示为电源电压不为零断路特点：电路中发生断路，表示为电源电压不为零而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为而电流为零，若外电路中无用电器的任意两点间电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点零，则这两点间有断点，而这两点与电源连接部分无断点(2)短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过短路特点：若外电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零电路而电压为零2故障的分析方法故障的分析方法这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故
18、这类题目要从已知条件出发，进行严密地推理，找出故障的原因具体分为两种方法：障的原因具体分为两种方法：(1)仪器检测法仪器检测法断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联；若电压表指针偏转，则该段电路中有断再逐段与电路并联；若电压表指针偏转，则该段电路中有断点点短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联；若电压表示数为零，则该电路被短路；再逐段与电路并联；若电压表示数为零，则该电路被短路；若电压表示数不为零，则该电路没有被短路或不完全被短若电压表示数不为零，则该电路
19、没有被短路或不完全被短路路(2)假设法假设法已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，整个电路划分为若干部分，然后假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路若推理结果与题述物符合，则故障不是发生在这部分电路若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路用此方法，直理现象符合，则故障可能发生在这部分电路用此方法，直到找出发生故障的全部可能为止到找出发生故障的全部可能
20、为止 如图所示的电路中，灯泡如图所示的电路中，灯泡A和和B都是正常发光的，都是正常发光的，忽然灯泡忽然灯泡B比原来变暗了一些，而灯泡比原来变暗了一些，而灯泡A比原来变亮了一些，比原来变亮了一些，试判断电路中什么地方出现了断路故障试判断电路中什么地方出现了断路故障AR1BR2CR3D电灯电灯B【规律解答规律解答】先假设先假设R1所在支路断路，则外电路总电阻所在支路断路，则外电路总电阻增大，增大，A、B两灯的电压均增大，两灯消耗的电功率也增大，两灯的电压均增大，两灯消耗的电功率也增大，两灯都应变亮这与题设现象不符合，可见两灯都应变亮这与题设现象不符合，可见R1支路完好支路完好再假设再假设R2所在支
21、路断路，则所在支路断路，则A灯所在的并联支路的电阻灯所在的并联支路的电阻增大，导致外电路总电阻增大，干路中总电流增大，导致外电路总电阻增大，干路中总电流I总总减小，电源减小，电源的路端电压的路端电压U增大，则流过增大，则流过R1的电流的电流I1增大，增大，答案：答案：B【方法归纳方法归纳】电路的故障分析电路的故障分析电路出现的故障有两个原因：电路出现的故障有两个原因：短路；短路；断路断路(包括接线包括接线断路或者接触不良、电器损坏等情况断路或者接触不良、电器损坏等情况)一般检测故障用电压表一般检测故障用电压表如果电压表示数为如果电压表示数为0，说明电压表上无电流通过，可能在，说明电压表上无电流
22、通过，可能在并联路段之外有断路，或并联段内有短路并联路段之外有断路，或并联段内有短路如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并如果电压表有示数，说明电压表上有电流通过，则在并联段之外无断路，或并联段内无短路联段之外无断路，或并联段内无短路3如图所示，电源电动势为如图所示，电源电动势为6 V，当开关接通时，灯泡，当开关接通时，灯泡L1和和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是都不亮，用电压表测得各部分电压是Uad0，Ucd6 V，Uab6 V，由此可判定，由此可判定()AL1和和L2的灯丝都断了的灯丝都断了BL1的灯丝断了的灯丝断了CL2的灯丝断了的灯丝断了D变阻器变阻器R断路断路解析：解析
23、：由由Uab6 V，可知电源完好；灯泡都不亮，说明，可知电源完好；灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，且在外电路电路中出现断路故障，且在外电路a、b之间；由之间；由Ucd6 V可可知，灯泡知，灯泡L1与变阻器与变阻器R是导通的，断路故障出现在是导通的，断路故障出现在c、d之之间，故间，故L2断路断路C对对答案：答案：C 在如图所示电路中，闭合电键在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑，当滑动变阻器的滑片片P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化电表的向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化电表的示数分别用示数分别用I、U1、U2和和U3表示，电表示数变化量的大小分别表示，电表示数变化
24、量的大小分别用用I、U1、U2和和U3表示下列比值正确的是表示下列比值正确的是答案：答案：AC 如图所示电路中，如图所示电路中，R14，R26，电源内阻不，电源内阻不可忽略，当开关可忽略，当开关S2闭合时，理想电流表闭合时，理想电流表A的示数为的示数为3 A，则当，则当开关开关S2断开时，电流表示数可能为断开时，电流表示数可能为A3.2 A B2.1 AC1.2 A D0.8 A答案：答案：B 如图所示，如图所示，E10 V，C1C230 F，R14.0，R26.0，电池内阻可忽略先闭合开关，电池内阻可忽略先闭合开关S，待电路稳，待电路稳定后，再将定后，再将S断开，则断开断开，则断开S后流过后
25、流过R1的电荷量为多少？的电荷量为多少？UC20，UC1IR21.06.0 V6.0 V,电容器电容器C1极板带极板带电荷量电荷量Q1C1UC1301066.0 C1.8104 C当开关当开关S断开后，电源通过电阻断开后，电源通过电阻R1向电容器向电容器C1充电，并通充电，并通过过R2向向C2充电，稳定后电阻充电，稳定后电阻R1、R2中无电流通过，中无电流通过，UC1UC2E10 V通过电阻通过电阻R1的电荷量等于电容器的电荷量等于电容器C1被充电被充电的电荷量和电容器的电荷量和电容器C2被充电的电荷量之和被充电的电荷量之和(注意：电容器注意：电容器C1原原来带电荷量为来带电荷量为Q1C1UC1，电容器，电容器C2极板上原来不带电极板上原来不带电)，QC1UC1C1UC1C2UC2(3010610301066.03010610)C4.2104 C.
