《闭合电路的欧姆定律》上课.ppt

闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律上课上课复习回顾复习回顾:1 1、什么是电源？、什么是电源？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?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。（1 1）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源）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。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转化为电）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领。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它形式的能？W=I U tW=I U t对于纯电阻电路对于纯电阻电路教学目教学目标1 1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。的电动势等于内、外电路上电势降落之和。2 2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。3 3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。压。4 4、熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。5 5、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。的转化。重点重点1 1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。有关讨论。2 2、路端电压与负载的关系、路端电压与负载的关系难点难点路端电压与负载的关系路端电压与负载的关系 一、闭合电路一、闭合电路:1 1、用导线把电源、用电器连成一个、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路闭合电路。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.闭合电路闭合电路部分电路部分电路rERK内电路内电路外电路外电路 在外电路中，电流方向由正极流在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。向负极，沿电流方向电势降低。在内电路中，即在电源内部，通过在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正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向正极。极，所以电流方向为负极流向正极。2 2、闭合回路的电流方向、闭合回路的电流方向内电路与外电路中的总电流是相同的。内电路与外电路中的总电流是相同的。3 3、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，）在内电路中，一方面，存在内阻，沿一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势向存在电势“跃升跃升”。bdacababcd4 4讨论讨论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内外电路内外电路中有多少电能转化为内能？中有多少电能转化为内能？rERK内电路内电路外电路外电路E外外=I2Rt2 2、内电路也有电阻、内电路也有电阻r r，当电流通过内电，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，是路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？多少？E内内=I2rt3 3、电流流经电源时，在时间、电流流经电源时，在时间t t内非内非静电力做多少功静电力做多少功W=EqEIt4 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？根据能量守恒定律，非静电力做的功应根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。能的总和。W=EW=E外外+E+E内内即：即：EIt=IEIt=I2 2Rt+IRt+I2 2rt rt、表述：闭合电路中的电流跟电源的电、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比反比、对纯电阻电路、对纯电阻电路 二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律2 2、是内电路上的电势降落，习是内电路上的电势降落，习惯上叫惯上叫内电压内电压.说明：说明：闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律：1 1、是外电路上总的电势降落，是外电路上总的电势降落，习惯上叫习惯上叫路端电压路端电压.3、常用变式、常用变式负载：电路中，消耗电能的元件。负载：电路中，消耗电能的元件。、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:三、路端电压跟负载的关系三、路端电压跟负载的关系、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路）外电路短路短路时时（1 1）外电路断路时）外电路断路时电源的内阻电源的内阻r很小（蓄电池很小（蓄电池0.0050.1，干电池小于干电池小于1），电流过大会烧坏电源，还），电流过大会烧坏电源，还可能引起火灾。可能引起火灾。绝对不允许将电源绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起！两端用导线直接连接在一起！1 1外电路中，电能转化其它形式的能。同时电外电路中，电能转化其它形式的能。同时电源的内电阻将电能转化为内能源的内电阻将电能转化为内能2 2、上述所消耗的电能，均由电源提供。电源将、上述所消耗的电能，均由电源提供。电源将其它形式的能转化为电能。电源的电动势越大，其它形式的能转化为电能。电源的电动势越大，将其它形式的能转化为电能的本领越大。将其它形式的能转化为电能的本领越大。闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化E=U外外+U内内EI=U外外I+U内内IEIt=U外外It+U内内It1 1、在如图所示的电路中，电源的电动势为、在如图所示的电路中，电源的电动势为 1.5V1.5V，内阻为，内阻为0.120.12，外电路的电阻为，外电路的电阻为1.381.38，求电路中的电流和路端电压求电路中的电流和路端电压.RSEr课堂训练课堂训练I=1 AU=1.38V2 2、如图，如图，1 1=14,=14,2 2=9,=9,当开关处于位当开关处于位置置1 1时时,电流表读数电流表读数I I1 1=0.2A=0.2A；当开关处于位；当开关处于位置置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。1AR1R22Er 课堂训练课堂训练E=3V E=3V r=1r=1课堂训练课堂训练3 3、如图，、如图，R R0.80.8当开关当开关S S断开时电断开时电压表的读数为压表的读数为1.5V1.5V；当开关；当开关S S闭合闭合时电压表的读数为时电压表的读数为1.2V1.2V则该电源的则该电源的电动势和内电阻分别为多少电动势和内电阻分别为多少?E=1.5VE=1.5V，r=1.5r=1.5 3 3、电电源源的的外外特特性性曲曲线线路路端端电电压压U U 随随电流变化的图象（教材电流变化的图象（教材6262页）页）（1 1）图象的函数表达：）图象的函数表达：（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图象斜率的绝对值表示电图象斜率的绝对值表示电源的内阻源的内阻，内阻越大，图线，内阻越大，图线倾斜得越厉害倾斜得越厉害课堂训练课堂训练A A、B B4、课堂训练课堂训练ACAC5、四、闭合电路中的功率四、闭合电路中的功率由于由于闭合合电路中内、外路中内、外电路的路的电流相等，流相等，得：得：1电源提供的功率（电源功率）：电源提供的功率（电源功率）：2电源的输出功率（电源的输出功率（外电路得到的功率外电路得到的功率）3电源内阻上的热功率电源内阻上的热功率 说明：外电路可以是任何电路。说明：外电路可以是任何电路。4.供电效率供电效率:=P出出/P总总U外外/E讨论：讨论：滑片从滑片从a移动到移动到b的过程中，何的过程中，何时电源的输出功率最大？时电源的输出功率最大？电源最大源最大输出功率出功率0RPrPMR1R2思考思考：电源输出功率最大时，是否效率最高？电源输出功率最大时，是否效率最高？1 1、在如图所示的电路中，、在如图所示的电路中，R R1 11818，R R2 21010，当当a a、b b两点间接理想电流表时，其读数为两点间接理想电流表时，其读数为0.5A0.5A，当当a a、b b两点间接理想电压表时，其读数为两点间接理想电压表时，其读数为3.6V3.6V，求该电源的电动势和内电阻。求该电源的电动势和内电阻。一、一般计算问题一、一般计算问题（求电动势、内阻，功率等）（求电动势、内阻，功率等）2 2、如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电阻、如图所示电路中，电源内阻不能忽略，电阻R R1 11010，R R2 21212，当电键，当电键K K接接1 1时，电压表示数为时，电压表示数为4V4V，当，当电键电键K K接接2 2时，电压表示数可能为时，电压表示数可能为A A、3.6V B3.6V B、4.2V4.2VC C、4.8V D4.8V D、5.0V 5.0V 3 3、如图所示，电源内阻、如图所示，电源内阻r r为为0.40.4欧，欧，R R1 1=R=R2 2=R=R3 3=4=4欧当欧当电键闭合时，电流表与电压表的读数分别为电键闭合时，电流表与电压表的读数分别为1.5A1.5A和和2V2V求：求：（1 1）电源电动势为多大）电源电动势为多大?（2 2）电键断开，电压表的读数为多少）电键断开，电压表的读数为多少?4 4、如图，电源电动势为、如图，电源电动势为12V12V，内电阻，内电阻r=1r=1，电阻，电阻R R1 1=R=R4 4=15=15，R R2 2=R=R3 3=3=3。求：。求：（1 1）开关）开关S S断开时，断开时，A A、B B、D D三点的电势；三点的电势；（2 2）开关）开关S S闭合时，流过开关闭合时，流过开关S S的电流。的电流。5 5、如图，直线、如图，直线A A为电源的为电源的U UI I图线，直线图线，直线B B为电阻为电阻R R的的U UI I图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源图线，用该电源和该电阻组成的闭合电路时，电源的输出功率的输出功率 W W，电源效率为，电源效率为 。6 6、如图所示，电源的电动势是、如图所示，电源的电动势是6V6V，内电阻是，内电阻是0.50.5，小电动机小电动机M M的线圈电阻为的线圈电阻为0.50.5，限流电阻，限流电阻R0R033，若，若理想电压表的示数为理想电压表的示数为3V3V，试求：，试求：电源的功率和电源的输出功率电源的功率和电源的输出功率电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。电动机消耗的功率和电动机输出的机械功率。7 7、如图所示，电路中电池的电动势、如图所示，电路中电池的电动势E=5VE=5V，内电阻，内电阻r=10r=10，固定电阻，固定电阻R=90R=90，R R0 0是可变电阻，在是可变电阻，在R R0 0从零增从零增加到加到400400的过程中，求：的过程中，求：（1 1）可变电阻）可变电阻R R0 0上消耗功率最大的条件和最大热上消耗功率最大的条件和最大热功率功率 （2 2）电池的电阻）电池的电阻r r和固定电阻和固定电阻R R上消耗的最小热功上消耗的最小热功率之和率之和二、最大功率问题二、最大功率问题8 8、如图所示的电路中，虚线框内的各元件的数值未知，、如图所示的电路中，虚线框内的各元件的数值未知，当它的输出端当它的输出端a a、b b分别连接不同阻值的电阻时，电流分别连接不同阻值的电阻时，电流表有不同的读数表有不同的读数（1 1）请通过计算完成下列表格）请通过计算完成下列表格（2 2）a a、b b连接电阻连接电阻R R的阻值为多的阻值为多大时，电阻大时，电阻R R的电功率最大的电功率最大?最大功最大功率为多少？率为多少？三、动态分析：三、动态分析：9 9、如图、如图5 5所示，所示，A A灯和灯和B B灯的电阻相同，当滑动变阻器灯的电阻相同，当滑动变阻器R R的滑动片的滑动片P P向上滑动时，两灯亮度变化是向上滑动时，两灯亮度变化是A A、A A灯变亮，灯变亮，B B灯变亮灯变亮B B、A A灯变暗，灯变暗，B B灯变亮灯变亮C C、A A灯变暗，灯变暗，B B灯变暗灯变暗D D、A A灯变亮，灯变亮，B B灯变暗灯变暗1010、如图所示电路，已知电源的电动势、如图所示电路，已知电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r恒恒定，定，R R1 1、R R2 2是定值电阻，是定值电阻，R R3 3是滑动变阻器。当滑动头从是滑动变阻器。当滑动头从a a移到移到b b，各个电表的示数如何变化？，各个电表的示数如何变化？1111、如图所示的电路中，当、如图所示的电路中，当R R1 1的滑动触头移动时：的滑动触头移动时：A.RA.R1 1上电流的变化量大于上电流的变化量大于R R3 3上电流变化量上电流变化量 B.RB.R1 1上电流的变化量小于上电流的变化量小于R R3 3上电流变化量上电流变化量C.RC.R2 2上电压的变化量大于路端电压变化量上电压的变化量大于路端电压变化量 D.RD.R2 2上电压的变化量小于路端电压变化量上电压的变化量小于路端电压变化量 四、故障分析四、故障分析、如图、如图2-192-19所示电路中白炽灯所示电路中白炽灯A A、B B不亮，但电路不亮，但电路中只有一处断开，今用电压表测得：中只有一处断开，今用电压表测得：Uab=0Uab=0，Uac=6VUac=6V，Ubd=6VUbd=6V，Ucd=0Ucd=0。则可知（。则可知（）。）。A AB B灯断灯断 B.AB.A灯断灯断 C.RC.R断断 D.D.电源断电源断1、给定测量值，分析推断故障、给定测量值，分析推断故障、如图所示的电路中，闭合电键，灯、如图所示的电路中，闭合电键，灯L L1 1、L L2 2正常发正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯光，由于电路出现故障，突然发现灯L L1 1变亮，灯变亮，灯L L2 2变暗，变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是：电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是：（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2、根据观察现象，分析推断故障、根据观察现象，分析推断故障3、根据故障，分析推断可能观察到的现象、根据故障，分析推断可能观察到的现象1616、如图所示，灯泡、如图所示，灯泡A A和和B B都正常发光，都正常发光，R R2 2忽然断路忽然断路,已已知知U U不变，试分析不变，试分析A A、B B两灯的亮度如何变化？两灯的亮度如何变化？1717、在如图所示的电路中，电源的电动势、在如图所示的电路中，电源的电动势E E=3V=3V，内阻内阻r r=1.0=1.0；电阻；电阻R R1 1=10=10，R R2 2=10=10，R R3 3=30=30，R R4 4=35=35；电容器的电容；电容器的电容C C=100 F.=100 F.电容器电容器原来不带电原来不带电.求接通电键求接通电键K K后流过后流过R R4 4的总电量。的总电量。五、含容电路：五、含容电路：1 18 8、如如图图所所示示的的电电路路中中，电电源源电电动动势势E E =6 6.0 00 0V V，其其内内阻阻 可可 忽忽 略略 不不 计计 电电 阻阻 的的 阻阻 值值 分分 别别 为为R R1 1=2 2.4 4K K、R R2 2=4 4.8 8K K，电电容容器器的的电电容容C C=4 4.7 7F F闭闭合合开开关关S S，待待电电流流稳稳定定后后，用用电电压压表表测测R R1 1两两端端的的电电压压，其其稳稳定定值值为为1 1.5 50 0V V(1)(1)该电压表的内阻为多大？该电压表的内阻为多大？(2)(2)由于电压表的接入，电容器的带电量变化了多少由于电压表的接入，电容器的带电量变化了多少？1919、如图所示电路，电源电动势、如图所示电路，电源电动势=6V=6V，内阻，内阻r=1r=1外电路中电阻外电路中电阻R1=2R1=2，R2=3R2=3，R3=7.5R3=7.5电容器的电容器的电容电容C=4FC=4F开始电键开始电键S S断开从合上电键到电路稳定断开从合上电键到电路稳定的过程中，通过电流表的电量是多少？的过程中，通过电流表的电量是多少？2020、如图所示，电源电动势、如图所示，电源电动势E=E=12V12V，内阻不计，各个电，内阻不计，各个电阻的阻值分别为阻的阻值分别为 R R1 1=1010，R R2 2=55，R R3 3=R=R4 4=R=R5 5=1515。电。电键键S S1 1和和S S2 2均断开，电容器电容均断开，电容器电容C=C=2F2F，且未带电。，且未带电。（1 1）如果只将）如果只将S S1 1闭合，求通过电阻闭合，求通过电阻R R5 5的电荷量。的电荷量。（2 2）S S1 1闭合足够长的时间后，再将闭合足够长的时间后，再将S S2 2闭合，求闭合，求S S2 2闭合闭合后通过电阻后通过电阻R R5 5的电荷量。的电荷量。六、联系实际应用问题：六、联系实际应用问题：22、“加速度计加速度计”作为测定物体加速度的仪器，已被广泛地应作为测定物体加速度的仪器，已被广泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中，如图所示是用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装置的制导中，如图所示是“应变式加速度计应变式加速度计”的原理图的原理图.支架支架A、B固定在待测系统上，固定在待测系统上，滑块穿在滑块穿在A、B间的水平光滑杆上，并用轻弹簧固接于支架间的水平光滑杆上，并用轻弹簧固接于支架A上，上，其下端的滑动臂可在滑动变阻器上自由滑动其下端的滑动臂可在滑动变阻器上自由滑动.随着系统沿水平方随着系统沿水平方向做变速运动，滑块相对于支架发生位移，并通过电路转换为向做变速运动，滑块相对于支架发生位移，并通过电路转换为电信号从电信号从1、2两接线柱输出两接线柱输出.已知滑块质量为已知滑块质量为m，弹簧劲度系数为，弹簧劲度系数为k，电源电动势为，电源电动势为E，内电阻为，内电阻为r，滑动变阻器总阻值，滑动变阻器总阻值R=4r，有效总长度，有效总长度为为L.当待测系统静止时，滑动臂当待测系统静止时，滑动臂P位于滑动变阻器的中位于滑动变阻器的中点，且点，且1、2两接线柱输出的电压两接线柱输出的电压U0=0.4E.取取AB方向为方向为参考正方向参考正方向.（1）写出待测系统沿）写出待测系统沿AB方向做变速运动的加速度方向做变速运动的加速度a与与1、2两接线柱间的输出电压两接线柱间的输出电压U间的关系式间的关系式.（2）确定该）确定该“加速度计加速度计”的测量范围的测量范围.2323、一辆电动车的铭牌上给出了如下的技术参数：、一辆电动车的铭牌上给出了如下的技术参数：质量质量M=70kgM=70kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力力f f恒为车和人总重的恒为车和人总重的k k倍，倍，k k=0.020=0.020取取g=l0m/sg=l0m/s2 2。求：。求：(1)(1)此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率；此电动自行车的电动机在额定电压下正常工作时的效率；(2)(2)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速率；最大速率；(3)(3)仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速仅在电动机以额定功率提供动力的情况下，当车速v v=1.0m/s=1.0m/s时，人骑车的加速度大小时，人骑车的加速度大小结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！47