部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用.ppt

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1、第二讲第二讲 部分电路欧姆定律部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用及闭合电路欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律一、部分电路欧姆定律 （1）内容：）内容：导体中的电流跟它两端的电压成正导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比比，跟它的电阻成反比欧姆定律欧姆定律适用于金属导体和电解液适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电不适用于气体导电.（2）公式）公式（3）电阻的伏安特性曲线）电阻的伏安特性曲线0IU（4）比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小）比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小0IUR2R10IR4R3U注意：当考虑到电阻率随温度的变化时，电阻的伏安注意：当考虑到电阻率随温度的变化

2、时，电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。一些非线性元件特性曲线不再是过原点的直线。一些非线性元件(如二如二极管极管)的伏安特性曲线也不是过原点的直线。的伏安特性曲线也不是过原点的直线。串联电路的特征：串联电路的特征：二、串、并联电路的基本特征二、串、并联电路的基本特征1.1.I=I1=I2=I3=U=U1+U2+U3+R=R1+R2+R3+并联电路的特征：并联电路的特征：2.I=I1+I2+I3+U=U1=U2=U3=I1R1=I2R2=I3R3=IR=U P1R1=P2R2=P3R3=PR=U2三、闭合电路的欧姆定律的内容三、闭合电路的欧姆定律的内容E rRI 内容：闭合电路中的电流跟电源

3、的电动势成正内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比比，跟内、外电路中的电阻之和成反比 闭合电路欧姆定律的表达形式：闭合电路欧姆定律的表达形式：E=U外外+U内内 （I、R间关系）间关系）U=E-Ir （U、I 间关系）间关系）（3）讨论：讨论：U=E-Ir从上式可以看出从上式可以看出:(E、r 是常量，是常量，R、I、U是变量是变量)a.当外电阻当外电阻R减小时，可知减小时，可知I增大，内电压增大，内电压UIr 增大增大,路端电压路端电压U减小减小b.当外电路短路时，当外电路短路时，R趋近于零，趋近于零，I趋近于趋近于E/r，路端电压路端电压U趋近于零电源的

4、内阻一般都很小，趋近于零电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为所以短路时电流很大为Im=E/r.c.当外电阻当外电阻R增大时，则增大时，则I 减小，内电压减小，内电压UIr减小，减小，路端电压路端电压U增大当外电路断开时，增大当外电路断开时，R变为无限大，变为无限大，I 变为零，变为零，Ir 也变为零，也变为零，U=E 这就是说，这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势开路时的路端电压等于电源的电动势.而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势（还有微弱电流通过电源）。（还有微弱电流通过电源）。四、闭合电路的四、闭合电路的U-I 图象图象

5、 右右图图中中a为为电电源源的的U-I图图象象；b为为外外电电阻阻的的U-I 图图象象；a的的斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示内内阻阻大大小小；a与与纵纵轴轴的的交交点点坐坐标标表表示示电电源源的的电电动动势势；b的的斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示外外电电阻阻的的大大小小;两两者者的的交交点点坐坐标标表表示示该该电电阻阻接接入入电电路路时时电电路路的的总总电电流流和和路路端端电电压压；该该点点和和原原点点之之间间的的矩矩形形的的面面积积表表示示电电源源的的输输出功率；出功率；uO I Im iEU M（I，U）b aN 当两个斜率相等时（即内、当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时外电阻相等时

6、)图中矩形面积最图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出大，即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。电流是最大电流的一半）。五、五、电源的功率和效率电源的功率和效率电功率：电功率：电源的输出功率电源的输出功率P出出=UI电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率Pr=I 2r电源的总功率电源的总功率 PE=EI六、关于电源的输出功率的讨论六、关于电源的输出功率的讨论E rR（1）条件：）条件：R=r（2）1、如图，已知、如图，已知E、r，求电源的有最，求电源的有最大输出功率的条件及大输出功率的条件及Pm。O RP出出Pmr2、如图，已

7、知、如图，已知E、r，若滑动变阻器的最大，若滑动变阻器的最大电阻电阻R小于电源的内阻小于电源的内阻r，求电源的有最大，求电源的有最大输出功率的条件及输出功率的条件及Pm。E rR（1）条件：滑动变阻器电阻）条件：滑动变阻器电阻R为最大值时为最大值时（2）3、如图，已知、如图，已知E、r、R0，求电源的，求电源的有最大输出功率的条件及有最大输出功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：）条件：R+R0=r（2）4、如图，已知、如图，已知E、r、R0，若，若R0大于大于r，求，求电源的有最大输出功率的条件及电源的有最大输出功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：滑动变阻器的电阻）条件：滑动变阻器

8、的电阻R=0（2）5、如图，已知、如图，已知E、r、R0，求滑动变阻器，求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及消耗的最大功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：）条件：R=r+R0（2）6、如图，已知、如图，已知E、r、R0，若滑动变阻器的最大，若滑动变阻器的最大电阻电阻R小于电源的内阻小于电源的内阻r和定值电阻和定值电阻R0之和，求滑之和，求滑动变阻器消耗的最大功率的条件及动变阻器消耗的最大功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：滑动变阻器的电阻）条件：滑动变阻器的电阻R为最大值为最大值Rm（2）1如如图图5所所示示的的是是甲甲、乙乙、丙丙三三个个电电源源的的UI图图线线，甲和丙两图线平行

9、，下列判断正确的是甲和丙两图线平行，下列判断正确的是 ()A甲电源的电动势比乙大甲电源的电动势比乙大B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C甲和丙电源的内阻相等甲和丙电源的内阻相等D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小甲电源内阻最大，丙电源内阻最小 0IU甲甲丙丙乙乙图图5B C2有有一一内内电电阻阻为为4.4的的电电解解槽槽和和一一盏盏标标为为“110V 60W”的的灯灯泡泡串串联联后后接接在在电电压压为为220V的的直直流流电电路路两两端端，灯泡正常发光，则灯泡正常发光，则 （）A电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为120WB电解槽发热功率为电解槽发热功率为60W

10、 C电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为60W D电路消耗总功率为电路消耗总功率为60W C 3.如如图图所所示示电电路路，R1为为变变阻阻器器，R2为为定定值值电电阻阻，r为为电电源源内内阻阻，且且rR2。若若R1上上的的电电功功率率为为P1，R2上上的的电功率为电功率为P2。以下叙述中正确的是以下叙述中正确的是 （）(A)要使要使P1与与P2的和最大，必须使的和最大，必须使R1=rR2。(B)要使要使P1最大，必须使最大，必须使R1=R2+r。(C)要使要使P2最大，必须使最大，必须使R2=R1+r。(D)（P1+P2）的最大值，由的最大值，由和和r决定。决定。rR1R2A B D4.

11、（13分分）如如图图15所所示示，电电源源的的电电动动势势E7.5V，内内阻阻r1.0，定定值值电电阻阻R212，电电动动机机M的的线线圈圈的的电电阻阻R0.50 闭闭合合开开关关S，电电动动机机转转动动稳稳定定后后，电电压压表表的的示示数数U14 V，电电阻阻R2消消耗耗的的电电功功率率P23.0 W求电动机转动稳定后：求电动机转动稳定后：（1）电路的路端电压）电路的路端电压.（2）通过电动机的电流）通过电动机的电流MVR1E rS R2解答：解答：（1）路端电压等于）路端电压等于R2两端的电压，两端的电压，（2）电源的电动势）电源的电动势E=U2Ir，由此得干路电流由此得干路电流通过通过R

12、2的电流的电流通过电动机的电流通过电动机的电流 I1=II2=(1.5-0.5)A=1.0 A 5（15分分）如如图图所所示示，电电解解槽槽A和和电电炉炉B并并联联后后接接到到电电源源上上，电电源源内内阻阻r=1，电电炉炉电电阻阻R=19，电电解解槽槽电电阻阻。r=0.5当当S1闭闭合合、S2断断开开时时，电电炉炉消消耗耗功功率率684W；S1、S2都都闭闭合合时时电电炉炉消消耗耗功功率率475W（电电炉炉电电阻可看作不变）。试求：阻可看作不变）。试求：（1）电源的电动势；）电源的电动势；（2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；都闭合时，流过电解槽的电流大小；（3）S1、S2都都闭闭合

13、合时时，电电解解槽槽中中电电能能转转化化成成化化学学能能的功率。的功率。解：解：（1）当）当S1闭合闭合S2断开时电炉功率为断开时电炉功率为P1电炉中电流电炉中电流电源电动势电源电动势 E=I(R+r)=120VAS1S2B（2）当）当S1、S2都闭合时电炉功率为都闭合时电炉功率为P2电炉中电流电炉中电流电源路端电压为电源路端电压为 U=IR R=519=95V通过电源的电流为通过电源的电流为 通过电解槽的电流为通过电解槽的电流为IA=I-IR=20A（3）电解槽消耗的电功率）电解槽消耗的电功率 PA=IA U=20 95=1900W电解槽内热损耗功率电解槽内热损耗功率P热热=IA2 r=20

14、2 0.5=200W电解槽转化成化学能的功率电解槽转化成化学能的功率P化化=PA-P热热=1700W6如图所示的电路中，电源的电动势如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻内阻r=1.0；电阻电阻R1=10,R2=10,R3=30,R4=35；电电容器的电容容器的电容C=10 F.电容器原来不带电电容器原来不带电.求接通电键求接通电键K并达到稳定这一过程中流过并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。的总电量。R2R3R4R1E rKC解：解：由电阻的串并联公式由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为得闭合电路的总电阻为由欧姆定律得由欧姆定律得,通过电源的电流通过电源的电流I=E/R=1

15、/3 A 电源的端电压电源的端电压U=E-Ir=8/3 V电阻电阻R3两端的电压两端的电压通过通过R4的总电量就是电容器的电量的总电量就是电容器的电量Q=CU=2.010-5 C7.小小张张同同学学将将一一直直流流电电源源的的总总功功率率PE、输输出出功功率率PR和和电电源源内内部部的的发发热热功功率率Pr随随电电流流 I 变变化化的的图图线线画画在在了了同同一一坐坐标标纸纸上上，如如右右图图中中的的 a、b、c 所所示示，则则下下列列判断正确的是判断正确的是 ()A.直线直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率B.曲线曲线 b 表示电源的输出功率表示电源的输出功率 C.电源的电动势电源的电动势 E=3V.内电阻内电阻r=1D.电源的最大输出功率电源的最大输出功率Pmax=9W321P/W369I/A0acbA C解见下页解见下页321P/W369I/A0acb解：解：电源的总功率电源的总功率PE=IEI所以直线所以直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率电源内部的发热功率电源内部的发热功率Pr=I2rI2 所以曲线所以曲线 b 表示电源内部的发热功率表示电源内部的发热功率输出功率输出功率由直线由直线 a，E=P/I=9/3=3V 由曲线由曲线 b,r=Pr/I2=9/32=1