恒定电流第2讲闭合电路欧姆定律LI.ppt
高三物理高考复习高三物理高考复习 第第9 9章恒定电流章恒定电流第第2 2讲讲 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 一、电动势一、电动势2、大小：电源电动势在数值上等于、大小：电源电动势在数值上等于电源未接入电路电源未接入电路时两时两极间的电压，在闭合电路中，电源电动势在数值上等于极间的电压，在闭合电路中，电源电动势在数值上等于内、外电压之和内、外电压之和1、物理意义：反映电源把、物理意义：反映电源把其他形式的能其他形式的能转化为转化为电能电能本领本领的物理量，是电路中电能的提供者的物理量，是电路中电能的提供者从能量的转化关系看，电动势和电压是从能量的转化关系看，电动势和电压是截然不同的物理量截然不同的物理量 从能量的角度说：电源电动势数值上等于将单位正电从能量的角度说：电源电动势数值上等于将单位正电荷从电源的负极经电源内部移到正极的过程中非静电力所荷从电源的负极经电源内部移到正极的过程中非静电力所做的功（其他形式的能转化为电能的多少）做的功（其他形式的能转化为电能的多少）注意：注意：电源的电动势由电源本身决定。电源的电动势由电源本身决定。电源电动势的类比理解：电源电动势的类比理解：AB水池抽水机抽水机【例例】：下列关于电源的说法，正确的下列关于电源的说法，正确的是（是（）A电源向外提供的电能越多，表示电动电源向外提供的电能越多，表示电动势越大势越大B电动势就是电源两端的电压电动势就是电源两端的电压C电源的电动势与外电路有关，外电路电源的电动势与外电路有关，外电路电阻越大，电动势就越大电阻越大，电动势就越大D电动势越大的电源，将其他形式的能电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大转化为电能的本领越大D【例例】：下列关于电动势的说法正确的：下列关于电动势的说法正确的是（是（）A电源是通过静电力把其他形式的能电源是通过静电力把其他形式的能转化为电能的装置转化为电能的装置B在电源内部正电荷从低电势处向高在电源内部正电荷从低电势处向高电势处移动电势处移动C电源电动势反应了电源内部非静电电源电动势反应了电源内部非静电力做功的本领力做功的本领D把同一电源接在不同的电路中，电把同一电源接在不同的电路中，电源的电动势也将发生变化源的电动势也将发生变化BC公式公式 (只适用于纯电阻电路只适用于纯电阻电路)。也可以表示为。也可以表示为EIRIrU外外U内内，即电源电动势等于，即电源电动势等于内、外电压内、外电压之和之和二、闭合电路的欧姆定律二、闭合电路的欧姆定律1、闭合电路的组成、闭合电路的组成内电路：电源内电路：电源内部内部的电路，内电阻两端的电压称为的电路，内电阻两端的电压称为内电内电压压外电路：电源外电路：电源外部外部的电路，其两端的电压称为的电路，其两端的电压称为外电压外电压或或路端电压路端电压2、闭合电路的欧姆定律、闭合电路的欧姆定律内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成内容：流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正正比比，跟电路中内、外电阻之和成，跟电路中内、外电阻之和成反比反比外外电电路路断断开开时时，电电源源两两极极间间的的电电压压等等于于电电源源电电动动势势，外外电电路路闭闭合合时时，电电源源两两极极间间的的电电压压往往往小于电源电动势往小于电源电动势注意：注意：对于公式对于公式 的理解的理解适用于任何闭合电路适用于任何闭合电路只适用于纯电阻闭合电路只适用于纯电阻闭合电路R为纯电阻时，为纯电阻时，U=IR 解析：解析：由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律 UEIr 和和 知，当外电阻变小时，电流变大，则路端电压变小，知，当外电阻变小时，电流变大，则路端电压变小，A 错误；当接到位置错误；当接到位置2时，通过时，通过 R2的电流大于接到的电流大于接到 R1时的电流，即时的电流，即 I2大于大于 0.2A，则，则 R2的电压的电压 U2大于大于0.2 A8 1.6 V，电压表示数可能小于，电压表示数可能小于2.0 V 大于大于 1.6 V，B、C 正确正确【例例】：如图所示电路，电源内阻不可忽略，：如图所示电路，电源内阻不可忽略，R110，R28.当电键扳到位置当电键扳到位置1时，电压时，电压表示数为表示数为2.0V；当电键扳到位置；当电键扳到位置2时，电压表时，电压表示数可能是（示数可能是（）A2.2V B1.9V C1.7V D1.4VBC3、路端电压与外电阻的关系、路端电压与外电阻的关系根据根据 可知，可知，当当R增大时增大时U增大增大，R减小时减小时U减小减小.外电路断开时，外电路断开时，R为无限大，为无限大，I变为变为零零，路端电压等于路端电压等于电源电动势电源电动势外电路短路时，外电路短路时，R0U0 ，(称为称为短路电流短路电流)路端电压跟电流的关系是路端电压跟电流的关系是UEIr，用图象表示如图所示用图象表示如图所示 4、路端电压跟电流的关系、路端电压跟电流的关系图线上每一点对应的图线上每一点对应的U、I比值为此时电路的比值为此时电路的外电阻外电阻。此图象的物理意义是：此图象的物理意义是：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电动势电动势。图线斜率的大小表示电源的内电阻，若图线的纵轴图线斜率的大小表示电源的内电阻，若图线的纵轴不从零开始时，直线的斜率不从零开始时，直线的斜率 。此图像中此图像中Im代表短路电流，代表短路电流，不从零开始呢不从零开始呢？两个两个UI图象的比较图象的比较路端电压与电流的关系（路端电压与电流的关系（U=E-Ir）一段导体两端电压与通过一段导体两端电压与通过的电流的关系（的电流的关系（U=IR）UI图象图象说明说明图象表示在图象表示在E、r不变的前提不变的前提下，下，U随随I单调递减，单调递减，U是是I的的一次函数一次函数图中表示电流为图中表示电流为I1时，路端时，路端电压为电压为U，对应内电压为，对应内电压为U/过过E点的平行于横轴的虚线点的平行于横轴的虚线表示表示r=0，就是理想电源的情，就是理想电源的情况况斜率表示电源内阻的大小斜率表示电源内阻的大小图象表明在电阻图象表明在电阻R不变不变的条件下，的条件下，U与与I成正比成正比斜率表示导体的电阻，斜率表示导体的电阻，且且R=U1/I1UIOU1I1【例例】：如图所示，甲、乙为两个独立电源：如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压的路端电压U与通过它们的电流与通过它们的电流I的关系图象，的关系图象，下列说法中正确的是下列说法中正确的是（）A路端电压都为路端电压都为U0时，它们的外电阻相等时，它们的外电阻相等B电流都是电流都是I0时，两电源的内电压相等时，两电源的内电压相等C电源甲的电动势大于电源乙的电动势电源甲的电动势大于电源乙的电动势D电源甲的内电阻小于电源乙的内电阻电源甲的内电阻小于电源乙的内电阻ACU/VI/AOU0I0甲甲乙乙【例例】：（：（06年上海卷）在如图所示电路中，年上海卷）在如图所示电路中，闭合电键闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用的示数分别用I、U1、U2和和U3表示，电表示数表示，电表示数变化量的大小分别用变化量的大小分别用I、U1、U2和和U3表示表示下列比值正确的是（下列比值正确的是（）A、不变，不变，不变不变 B、变大，变大，变大变大 C、变大，变大，不变不变 D、变大，变大，不变不变 V1V3V2ASErPR1R2ACD【例例】：如图电路，闭合电键如图电路，闭合电键S，待电路中的，待电路中的电流稳定后，减小电流稳定后，减小 R 的阻值，则（的阻值，则（）A电流表的示数减小电流表的示数减小B电压表的示数减小电压表的示数减小C电阻电阻 R2 两端的电压减小两端的电压减小D路端电压增大路端电压增大B三、动态电路的分析三、动态电路的分析例：例：（20122012海南卷）如图，海南卷）如图，E E为内阻不能忽略的电池，为内阻不能忽略的电池，R1R1、R R2 2、R R3 3为定值电阻，为定值电阻，S S0 0、S S为开关，为开关，V V与与A A分别为电压分别为电压表与电流表。初始时表与电流表。初始时S S0 0与与S S均闭合，现将均闭合，现将S S断开，则断开，则()()A.V A.V的读数变大，的读数变大，A A的读数变小的读数变小 B.VB.V的读数变大，的读数变大，A A的读数变大的读数变大 C.VC.V的读数变小，的读数变小，A A的读数变小的读数变小 D.VD.V的读数变小，的读数变小，A A的读数变大的读数变大B【例例】：（20022002北京）在如图所示的电路中，北京）在如图所示的电路中，R R1 1、R R2 2、R R3 3和和R R4 4皆为定值电阻，皆为定值电阻，R R5 5为可变电阻，为可变电阻，电源的电动势为电源的电动势为，内阻为，内阻为r r。设电流表。设电流表A A的读的读数为数为I I，电压表，电压表V V的读数为的读数为U U。当。当R R5 5的滑动触点向的滑动触点向图中图中a a瑞移动时瑞移动时，A A变大，变大，U U变小变小 B B变大，变大，U U变大变大C C变小，变小，U U变大变大 D D变小，变小，U U变小变小D【例例】：(北京北京20112011）如图所示电路，电源）如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关内阻不可忽略。开关S S闭合后，在变阻器闭合后，在变阻器R R0 0的的滑动端向下滑动的过程中，滑动端向下滑动的过程中，（）A A电压表与电流表的示数都减小电压表与电流表的示数都减小B B电压表与电流表的小数都增大电压表与电流表的小数都增大C C电压表的示数增大，电流表的示数减小电压表的示数增大，电流表的示数减小D D电压表的示数减小，电流表的示数增大电压表的示数减小，电流表的示数增大AVSR1E，rR2R00202年考题年考题本质未变本质未变简化电路简化电路A【例例】：如图所示，图中的四个电表均为理想如图所示，图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑动触点电表，当滑动变阻器滑动触点P向右端移动时，向右端移动时，下面说法中正确的是下面说法中正确的是()A.电压表电压表V1的读数减小，电流表的读数减小，电流表A1的读数增大。的读数增大。B.电压表电压表V1的读数增大，电流表的读数增大，电流表A1的读数减小。的读数减小。C.电压表电压表V2的读数减小，电流表的读数减小，电流表A2的读数增大。的读数增大。D.电压表电压表V2的读数增大，电流表的读数增大，电流表A2的读数减小。的读数减小。AD【例例】：如图所示的电路，如图所示的电路，L是小灯泡，是小灯泡，C 是是极板水平放置的平行板电容器有一带电油极板水平放置的平行板电容器有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动若滑动变阻器滴悬浮在两极板间静止不动若滑动变阻器的滑片向下滑动，则的滑片向下滑动，则()AL 变亮变亮 BL 变暗变暗C油滴向上运动油滴向上运动 D油滴向下运动油滴向下运动BD答案：答案：C四、含电容器的电路问题四、含电容器的电路问题解析：解析：小液滴处于平衡状态，说明此小液滴处于平衡状态，说明此时小液滴的重力和所受到的电场力大小时小液滴的重力和所受到的电场力大小相等，方向相反受到的重力竖直向下，相等，方向相反受到的重力竖直向下，电场力竖直向上要使该小液滴向上运电场力竖直向上要使该小液滴向上运动，只需增大小液滴受到的电场力即可动，只需增大小液滴受到的电场力即可A中断开开关，两极之间的电势差减中断开开关，两极之间的电势差减小到零，液滴向下运动；小到零，液滴向下运动；答案：答案：C【例例】：如图所示电路，如图所示电路，E=10 V，R1=4 ，R2=6 ，电池内阻不计，电池内阻不计，C1=C2=30 F。先闭合开关。先闭合开关S，待电路，待电路稳定后再断开稳定后再断开S，求断开，求断开S后通过电阻后通过电阻R1的电量。的电量。答案：答案：4.210-4 C【例例】：如图所示的电路中，电容器的上极板：如图所示的电路中，电容器的上极板带正电为了使该极板仍带正电且电量增大，带正电为了使该极板仍带正电且电量增大，下列办法中可采用的是下列办法中可采用的是A A、增大、增大R R1 1，其它电阻不变其它电阻不变B B、增大、增大R R2 2，其它电阻不变其它电阻不变C C、增大、增大R R3 3，其它电阻不变其它电阻不变D D、增大、增大R R4 4，其它电阻不变其它电阻不变AD五、电路故障问题判断五、电路故障问题判断如图所示，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Uad=0，Ucd=6 V，Uab=6 V，由此可以断定，由此可以断定()A.L1和和L2的灯丝都断了的灯丝都断了B.L1的灯丝断了的灯丝断了C.L2的灯丝断了的灯丝断了D.变阻器变阻器R断路断路C解析：解析：由题给条件知，电路中有的地方没有电压。由由题给条件知，电路中有的地方没有电压。由Uad=0，Ucd=6 V可知电路是断路。由可知电路是断路。由Uab=6 V，Ucd=6 V可知，内电路可知，内电路a、b之间没有断点，外电路中的之间没有断点，外电路中的a、b和和c、d之间有断点，取其公共部分可知灯之间有断点，取其公共部分可知灯L2断路，由电灯断路，由电灯L2两端电压不为零，可知灯两端电压不为零，可知灯L1与变阻器与变阻器R是导通的。选项是导通的。选项C正确。正确。【例例】：如如图图所所示示，由由于于某某一一电电阻阻断断路路，致致使使电电压压表表和和电电流流表表的的示示数数均均比比该该电电阻阻未未断断时时要要大大，则则这这个个断断路路的的电电阻阻可可能是能是()AR1 BR2CR3 DR4 AD【例例】：在如图所示的电路中，由于某在如图所示的电路中，由于某个电阻发生故障，电压表和电流表的读个电阻发生故障，电压表和电流表的读数都增大，如果两只电表都可看做理想数都增大，如果两只电表都可看做理想电表，则一定是（电表，则一定是（）AR1 断路断路 BR1 短路短路 CR2 短路短路 DR3 短路短路 D5、电源的效率：、电源的效率：，在纯电阻电路中，在纯电阻电路中当外电路总电阻为当外电路总电阻为R时，时，.六、闭合电路的功率六、闭合电路的功率1、电源的总功率：指电源提供电能的功率公式为、电源的总功率：指电源提供电能的功率公式为 P总总EI2、电源内部的发热功率：指电源内电阻消耗的功率、电源内部的发热功率：指电源内电阻消耗的功率 公式为公式为P内内I2r.3、电源的输出功率：指电源供给外电路的功率公、电源的输出功率：指电源供给外电路的功率公 式为式为P出出UI.4、三者的关系：、三者的关系：P总总P内内P出出即即EII2rUI例例：两两个个额额定定电电压压为为220V的的白白炽炽灯灯L1和和L2的的UI特特性性曲曲线线如如图图所所示示L2额额定定功功率率约约为为_W现现将将L1和和L2串串联联后后接接在在220V的的电电源源上上，电电源源内内阻阻忽忽略略不不计计此时此时L2的实际功率约为的实际功率约为_W.解析：解析：由图象可得，由图象可得，U2220 V时，时，I20.45 A，故，故L2的额定功的额定功率率P2U2I299 W，由串联电路的特点知由串联电路的特点知L1和和L2串联串联后电流相等，同时两者电压之后电流相等，同时两者电压之和和为为220V，由由图图象象可可知知符符合合上上述述条条件件的的电电流流为为I0.25A，此此时时L2对对应应的的电电压压为为U270V，则则L2的的实实际际功率为功率为P2U2I17.5 W.9917.5【例例】：小灯泡通电后其电流小灯泡通电后其电流I随所加电压随所加电压U变化的图线如图所示，变化的图线如图所示，P为图线上一点，为图线上一点，PN为为图线的切线，图线的切线，PQ为为U轴的垂线，轴的垂线，PM为为I轴的垂轴的垂线。则下列说法中正确的是线。则下列说法中正确的是()A.随着所加电压的增大随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大小灯泡的电阻增大B.对应对应P点点,小灯泡的电阻为小灯泡的电阻为R=U1/I2C.对应对应P点点,小灯泡的电阻为小灯泡的电阻为D.对应对应P点点,小灯泡的功率为图小灯泡的功率为图 中矩形中矩形PQOM所围的面积所围的面积ABD【例例】：如图所示，如图所示，A为电解槽，为电解槽，M为电动机，为电动机，N为电炉子，恒定电压为电炉子，恒定电压U12V，电解槽内阻，电解槽内阻rA2，当，当K1闭合，闭合，K2、K3断开时，断开时，A示数示数6A；当当K2闭合，闭合，K1、K3断开时，断开时，A示数示数5A，且电动，且电动机输出功率为机输出功率为35W；当；当K3闭合，闭合，K1、K2断开时，断开时，A示数为示数为4A.求：求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)电动机的内阻是多少？电动机的内阻是多少？(3)在电解槽工作时，电能转化为在电解槽工作时，电能转化为 化学能的功率为多少？化学能的功率为多少？答案：答案：R=2；PR=72WrM=1P化化=16W三种用电器的对比，三种用电器的对比，体会电能的转化体会电能的转化【例例】：某一直流电动机提升重物的装置如图某一直流电动机提升重物的装置如图所示，重物的质量所示，重物的质量 m50 kg，电源提供给电动，电源提供给电动机的电压为机的电压为 U110 V，不计各种摩擦，当电动，不计各种摩擦，当电动机以机以 v0.9 m/s 的恒定速率向上提升重物时，的恒定速率向上提升重物时，电路中的电流强度电路中的电流强度 I5.0 A，求电动机线圈电，求电动机线圈电阻的大小阻的大小(取取g10 m/s2)解：解：电动机的输入功率：电动机的输入功率：P=UI=1005.0W=550W电动机的输出功率：电动机的输出功率：P1=mgv=50100.9W=450W电动机的发热功率：电动机的发热功率：P2=P-P1=100W又：又：6、闭合电路中的电功率的极值问题、闭合电路中的电功率的极值问题电源的总功率：电源的总功率：P总总EIUII2rP出出P内内若外电路是纯电阻电路，则有若外电路是纯电阻电路，则有:P总总I2(Rr)E2/（R+r)电源内部消耗的功率：电源内部消耗的功率：P内内I2rP总总P出出电源的输出功率：电源的输出功率：P出出UIEII2rP总总P内内若外电路是纯电阻电路，则有：若外电路是纯电阻电路，则有：P出与出与R的关系如图所示的关系如图所示当当Rr 时，电源的输出功率最大为：时，电源的输出功率最大为：当当R r时，随着时，随着R的增大输出功率越来越小的增大输出功率越来越小当当R r时，随着时，随着R的增大输出功率越来越大的增大输出功率越来越大当当P出出R2C、P出出1P内内2若两个电路的路端电压若两个电路的路端电压U1=U2时，上面说法正时，上面说法正确的是（确的是（）ACDBC伏安特性曲伏安特性曲线的应用线的应用【例例】：如图所示是在同一坐标系中如图所示是在同一坐标系中1、2二个二个电源的电源的UI图线，分别用图线，分别用P1、P2表示两电源消表示两电源消耗的总功率，耗的总功率，R1、R2表示两个电路的外电阻，表示两个电路的外电阻，P出出1、P出出2表示两个电路的输出功率，表示两个电路的输出功率，P内内1、P内内2表示两个电源内部消耗的功率，当两电路的电表示两个电源内部消耗的功率，当两电路的电流流I1=I2时，下面说法正确的是（时，下面说法正确的是（）A、P1=P2 B、R1R2 C、P出出1P内内2若两个电路的路端电压若两个电路的路端电压U1=U2时，上面说法时，上面说法正确的是（正确的是（）21UIOCBC【例例】：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为为12V，内内阻阻为为1，R11，R26，电电动动机机线线圈圈电电阻阻为为0.5。若若开开关关闭闭合合后后通通过过电电源源的的电电流流为为3A，则则R1消消耗耗的的电电功功率率为为_ W，电电动动机机消消耗耗的的功功率为率为_ W.912【例例】：（0606四川卷）如图所示的电路中，两平四川卷）如图所示的电路中，两平行金属板行金属板A A、B B水平放置，两板间的距离水平放置，两板间的距离d d=40 cm=40 cm。电源电动势电源电动势E E=24V,=24V,内电阻内电阻r=1=1，电阻，电阻R R=15=15。闭合开关闭合开关S S，待电路稳定后，将一带正电的小球从，待电路稳定后，将一带正电的小球从B B板小孔以初速度板小孔以初速度v v0 0=4 m/s=4 m/s竖直向上射入板间。若小竖直向上射入板间。若小球带电量为球带电量为q=110q=110-2-2 C,C,质量为质量为m=210m=210-2-2 kg,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，小球恰能到达多大时，小球恰能到达A A板板?此时，电源的输出功率此时，电源的输出功率是多大？是多大？(取取g g=10 m/s=10 m/s2 2)8；23 W23 W
