高中物理人教版选修2.7闭合电路欧姆定律课件.ppt

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1、教学目标教学目标 1.能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动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。势等于内、外电路上电势降落之和。2.理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和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。图线表达，并能用来分析、计算有关问题。3.掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。知道电源的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压。电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。4.熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题

2、。熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。5.理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。2.7 2.7 闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律1 1、欧姆定律表达式、欧姆定律表达式纯电阻电路纯电阻电路2 2、此公式的适用条件、此公式的适用条件3 3、电源的作用、电源的作用保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流4 4、各种电池、各种电池电池组的串并联电池组的串并联1 1、串联：、串联：2 2、并联、并联：外外电电路路内内电电路路1、几个概念、几个概念R:R:外阻外阻外电阻外电阻内电阻内电阻EU外

3、外U内内I一、闭合电路的欧姆定律的实验和理论一、闭合电路的欧姆定律的实验和理论2.2.一个研究闭合电路的欧姆定律的实验说明一个研究闭合电路的欧姆定律的实验说明可调内阻的电池一套（可调内阻的电池一套（E=2.1VE=2.1V）电压表电压表2 2只、电阻箱只、电阻箱1 1只、开关只、开关1 1只、导线。只、导线。电阻箱读数电阻箱读数R R（）内电路电压内电路电压U U（V V）外电路电外电路电压压U U（V V）U+U U+U （V V）误差误差 （%）100 1000.370.371.721.722.092.09 0.5 0.5 150 1500.280.281.821.822.102.10 0

4、 0 200 2000.200.201.891.892.092.09 0.5 0.51 1）连接线路）连接线路2 2）S S断开，测量断开，测量E E(与开路电压与开路电压V V1 1相等）；相等）；3 3）调节电池内阻。）调节电池内阻。4 4）接通电路）接通电路,将将V V1 1、V V2 2表的读数记入表内；表的读数记入表内；6 6）分析、处理数据。）分析、处理数据。5 5）改变内阻，重复步骤）改变内阻，重复步骤4 43.3.从能量守恒推导电动势与内外电压的关系从能量守恒推导电动势与内外电压的关系由能量守恒：由能量守恒：化学反应化学反应（非静力做功）（非静力做功）产生电能产生电能消耗的电能

5、消耗的电能电流做功电流做功（电场力做功）（电场力做功）理论推导与实验结论完全一致理论推导与实验结论完全一致内内电电路路r:r:内阻内阻产生的电能等于内外电路消耗的电能产生的电能等于内外电路消耗的电能二二.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律适用条件适用条件:对纯电阻电路对纯电阻电路 其他其他表达形式：表达形式：2.2.内容内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、：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反比外电路的电阻之和成反比当外电路只有电阻当外电路只有电阻R R时时a ab ba ab ba ab bc cd db bd da ac c3 3、电路中的电势变化情

6、况、电路中的电势变化情况（1 1）在外电路中，沿电流方）在外电路中，沿电流方向经过向经过R R电电势降低势降低（2 2）在内电路中，一方面，存在内）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低阻，沿电流方向电势也降低IrIr 另一方面，由于非静电力的功，另一方面，由于非静电力的功，沿电流方向存在电势沿电流方向存在电势“跃升跃升”E E。外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压、由以上两式分析、由以上两式分析U U与与R R的关系的关系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，路端电压减小三、路端电三、路端电

7、压随电压随电流的变流的变化的关系化的关系、两个特例：、两个特例：（2 2）外电路短路时）外电路短路时（1 1）外电路断路时）外电路断路时 3 3电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）电源的伏安特性（路端电压随电流变化的图像）2 2）电电源的源的U-IU-I图图象，象，O OU UI IE EI I短短图像斜率的绝对值表示内电阻，即：图像斜率的绝对值表示内电阻，即：3)3)下下图中图中a a图线表示定值电阻的图线表示定值电阻的U-IU-I图图像像:两两图像图像的的交交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压压该该点和原点之间的矩形的面积表

8、示输出功率点和原点之间的矩形的面积表示输出功率.o o I IU UE EU U0 0 M M（I I0 0,U U0 0）N NI I0 0 I Im mba例例1 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1.5V,1.5V,内阻内阻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，求电路中的电流和路端电压。电压。由闭合电路欧姆定律由闭合电路欧姆定律路端电压为路端电压为解解:RE,r 例例2.2.许多人造卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池许多人造卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板的开路电压是由

9、许多片电池板组成。某电池板的开路电压是600V600V，短路电流是短路电流是30A30A。（。（1 1）求这块电池板的内阻。）求这块电池板的内阻。（2 2）用此电池给阻值为）用此电池给阻值为R=40 R=40 的电阻供电，电路中的电阻供电，电路中的电流是多少？路端电压是多少的电流是多少？路端电压是多少？解解:开路电压的大小等于电源电动势开路电压的大小等于电源电动势,即即E,rRE,r例例3 3在下图中，在下图中，R R1 11414，R R2 299，当开关，当开关S S切换到位置切换到位置1 1时，电流表的示数为时，电流表的示数为I I1 10.2A;0.2A;当开关当开关S S切换到位置切

10、换到位置2 2时，时，电流表的示数为电流表的示数为I I2 20.3A0.3A。求电源的电动势。求电源的电动势E E和和r r。解解:字母运算字母运算:代入数据得代入数据得:S SR R1 1V VR R2 21 12 2对点训练对点训练1.1.(多选）多选）在在U-IU-I图象中，由图象做出的下列判图象中，由图象做出的下列判断中，正确的是（断中，正确的是（）A.A.被测电池的电动势为被测电池的电动势为1.5V1.5VB.B.被测电池的内电阻为被测电池的内电阻为2.02.0C.C.外电路短路时的电流约为外电路短路时的电流约为3.0A3.0AD.D.从图象的从图象的A A点变化到点变化到B B点

11、，外电路电阻变小点，外电路电阻变小ACDACDU/VU/VI/AI/AO OA AB B1 12 23 34 40.50.51.01.01.51.5对点训练对点训练对点训练对点训练2、电源的电动势为、电源的电动势为2V，外电阻为，外电阻为9时，路时，路端电压为端电压为1.8V，求电源的内电阻？，求电源的内电阻？解解:电路中电流为电路中电流为RE,r内阻为内阻为对点训练对点训练3 3用图用图5 5所示电路，测定电池组的电动势和内电所示电路，测定电池组的电动势和内电阻，定值电阻阻，定值电阻R=7.0R=7.0。在电键。在电键S S未接通时，电压表的读数未接通时，电压表的读数是是6.0V6.0V；电

12、键；电键S S接通后，电压表的读数变接通后，电压表的读数变为为5.6V5.6V。那么电池组的电动势。那么电池组的电动势和内电阻分别等于（和内电阻分别等于（）A A6.0V 0.5 6.0V 0.5 B B6.0V 1.256.0V 1.25C C5.6V 1.25 5.6V 1.25 D D5.6V 0.55.6V 0.5A A解解:开路电压就是电源电动势开路电压就是电源电动势,E=6.0V对点训练对点训练4 4、如图所示是某电源的伏安特性曲线、如图所示是某电源的伏安特性曲线,则下列则下列结论正确的是结论正确的是 ()()A.A.电源的电动势为电源的电动势为6.0V6.0VB.B.电源的内阻为

13、电源的内阻为1212C.C.电流为电流为0.2A0.2A时的外电阻是时的外电阻是28.428.4D.D.电源的短路电流为电源的短路电流为0.5A0.5A6.06.00 00.20.20.40.4U/VU/VI/AI/AABD对点训练对点训练5.5.一太阳能电池板一太阳能电池板,测得它的开路电压为测得它的开路电压为800mV,800mV,短路电流为短路电流为40mA,40mA,若将该电池板与一阻值为若将该电池板与一阻值为2020的电阻器连成一闭合电路的电阻器连成一闭合电路,则它的路端电压是则它的路端电压是 ()()A.0.10V B.0.20V A.0.10V B.0.20V C.0.30V D

14、.0.40V C.0.30V D.0.40V解解:E=800mV=0.8V,:E=800mV=0.8V,由由所以所以:D1 1程序法。基本思路是程序法。基本思路是“局部局部整体整体局部局部”。具体步骤：。具体步骤：（1 1）确定电路的外电阻）确定电路的外电阻R R外总外总如何变化；如何变化；（2 2）根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化；）根据闭合电路欧姆定律确定电路的总电流如何变化；（3 3）由）由U U内内=I=I总总r r确定电源内电压如何变化；确定电源内电压如何变化；（4 4）由）由U U外外=E-Ir=E-Ir确定电源的外电压如何变化确定电源的外电压如何变化四、电路的动态分析

15、问题四、电路的动态分析问题（5 5）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化）由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两的电压如何变化I其他其他U其他其他（6 6）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变）确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化（可利用节点电流关系）。化（可利用节点电流关系）。闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电讨论依据是：闭合

16、电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。路的电压关系、并联电路的电流关系。主要的方法有：主要的方法有：3 3特殊值法与特殊值法与极值法极值法：极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端去讨论。特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值特殊值法：对于某些双臂环路问题，可以采取代入特殊值去判定，从而找出结论。去判定，从而找出结论。2 2“串反并同串反并同”结论法结论法“串反串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻：

17、是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率将增大。“并同并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。4 4、

18、滑线变阻器常、滑线变阻器常见几种见几种接法的特点接法的特点（1 1）限流式接法：）限流式接法：R RABAB随随pbpb间间的的电电阻增大而增大。阻增大而增大。ABpb.a（2 2）分）分压压式接法：式接法：当当P P由由a a滑至滑至b b时时，电电路的路的总电总电阻阻R RABAB持持续续减小；若减小；若P P点反向移点反向移动动，则则R RABAB持持续续增大。增大。ABabPR1R2.例例1 1、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电源的电动势电源的电动势E E和内电阻和内电阻r r恒恒定不变定不变,电灯电灯L L恰能正常发光恰能正常发光.如果变阻器的滑片向如果变阻器的滑片向b b端端

19、滑动滑动,则则()()A.A.电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数减小安培表的示数减小B.B.电灯电灯L L更亮更亮,安培表的示数增大安培表的示数增大C.C.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数减小安培表的示数减小D.D.电灯电灯L L变暗变暗,安培表的示数增安培表的示数增大大AA Aa ab bR R1 1R R2 2程序法：程序法：“串反并同串反并同”结论法结论法例例2 2、如图所示，电源电动势为如图所示，电源电动势为E E，内电阻为，内电阻为r r当滑动当滑动变阻器的触片变阻器的触片P P从右端滑到左端时从右端滑到左端时，发现电压表，发现电压表V V1 1、V V2 2示示数变化的绝对值

20、分别为数变化的绝对值分别为UU1 1和和UU2 2，下列说法中正确的，下列说法中正确的是是 （）A.A.小灯泡小灯泡L L1 1、L L3 3变暗，变暗，L L2 2变亮变亮B.B.小灯泡小灯泡L L3 3变暗，变暗，L L1 1、L L2 2变亮变亮C.C.UU1 1 UU2 2V V2 2V V1 1L L1 1L L2 2L L3 3P P B D B D 例例3 3、如图所示的电路中电动势、如图所示的电路中电动势E E 及内电阻及内电阻r r 恒定，恒定，R R0 0是定值电阻，是定值电阻，R R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的过程中，电流表示数如

21、何变化？的过程中，电流表示数如何变化？A AR RR R0 0 A A B B故电流表的示数先减小，后增大故电流表的示数先减小，后增大对对点点训训练练1.1.如如图图所所示示的的电电路路中中，电电源源的的电电动动势势E E和和内内电电阻阻r r恒恒定定不不变变，电电灯灯L L恰恰能能正正常常发发光光，如如果果变变阻阻器器的的滑滑片片向向b b端滑动，则端滑动，则 ()A A电灯电灯L L变亮，安培表的示数减小变亮，安培表的示数减小B B电灯电灯L L变亮，安培表的示数增大变亮，安培表的示数增大C C电灯电灯L L变暗，安培表的示数减小变暗，安培表的示数减小D D电灯电灯L L变暗，安培表的示数

22、增大变暗，安培表的示数增大解析：解析：选选A A。变阻器的滑片。变阻器的滑片P P向向b b端滑动，端滑动，R R1 1接入电路接入电路的有效电阻增大，外电阻的有效电阻增大，外电阻R R外外增大，干路电流增大，干路电流I I减小，减小，安培表的示数减小，路端电压安培表的示数减小，路端电压U U增大，电灯两端电压增大，电灯两端电压增大，电灯增大，电灯L L变亮。变亮。A A正确，正确，B B、C C、D D错误。错误。A A对点训练对点训练2 2、如图所示的电路中、如图所示的电路中,电池的电动势为电池的电动势为E,E,内内阻为阻为r,Rr,R1 1和和R R2 2是两个定值电阻是两个定值电阻,当

23、可变电阻当可变电阻R R的滑片向的滑片向a a点移动时点移动时,通过通过R R1 1的电流和的电流和I I1 1和通过和通过R R2 2的电流的电流I I2 2将发出将发出的变化是的变化是 ()A.A.I I1 1变大变大,I,I2 2变小变小 B.B.B.IB.I1 1变大变大,I,I2 2变大变大C.IC.I1 1变小变小,I,I2 2变大变大 D.ID.I1 1变小变小,I,I2 2变小变小CR1I I1 1I I2 2R2Rab3 3、如图所示，、如图所示，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的滑的滑动片动片P P向上滑动时，两灯亮度变化是向上

24、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A A4.4.如图，当滑线变阻器的滑动触点向如图，当滑线变阻器的滑动触点向b b移动时：移动时：()()A A、伏特表、伏特表V V的读数增大，安培表的读数增大，安培表A A的读数减少的读数减少B B、伏特表、伏特表V V的的读读数增大，安培表数增大，安培表A A的的读读数增大数增大C C、伏特表、伏特表V V的的读读数减少，安培表数减少，安培表A A的的读读数减少数减少D

25、D、伏特表、伏特表V V的的读读数减少，安培表数减少，安培表A A的的读读数增大数增大A(2)当当Rr时时，随着，随着R的增大的增大输输出功率越来越小。出功率越来越小。五、电源输出功率的讨论五、电源输出功率的讨论1 1、纯电阻电路中输、纯电阻电路中输出功出功率随外电阻变化的规律率随外电阻变化的规律由上式可以看出由上式可以看出P出出与与R的关系的关系(3)当当Rr时时，随着，随着R的增大的增大输输出功率越来越大。出功率越来越大。(4)当当P出出Pm时时，每个，每个输输出功率出功率对应对应两个可能的外两个可能的外电电阻阻R1和和R2，且且R1R2r2。电源的功率最大时，其效率只有电源的功率最大时，

26、其效率只有50502 2、电源最大输出功率讨论的几种思路、电源最大输出功率讨论的几种思路1 1）从）从P P随随R R的变化讨论的变化讨论3 3）从）从P P随随U U的变化讨论的变化讨论2 2）从）从P P随随I I的变化讨论的变化讨论P/WP/WI/AI/AO O1 12 23 3A AB BC C丙丙乙乙甲甲例例1 1、如图所示，已知电源电动势、如图所示，已知电源电动势E E5 V5 V，内阻内阻r r2 2，定值电阻，定值电阻R R1 10.5 0.5，滑动变阻器滑动变阻器R R2 2的阻值范围为的阻值范围为0 010.10.求：求：(1)(1)当滑动变阻器当滑动变阻器R R2 2的阻

27、值为多大时，的阻值为多大时，电阻电阻R R1 1消耗的功率最大？最大功率是多少？消耗的功率最大？最大功率是多少？(2)(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗功率最当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗功率最大？最大功率是多少？大？最大功率是多少？(3)(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？最大功率是多少？R R2 20 0时，时，R R1 1消耗的功率最大，为消耗的功率最大，为2 W2 W例例1 1如图所示，已知电源电动势如图所示，已知电源电动势E E5 V5 V，内阻，内阻r r2 2，定值电阻，定

28、值电阻R R1 10.5 0.5，滑动变阻器，滑动变阻器R R2 2的阻值的阻值范围为范围为0 010.10.求：求：(2)(2)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗功率最当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器消耗功率最大？最大功率是多少？大？最大功率是多少？R R2 22.5 2.5 时，滑动变阻器消耗的功率最大，为时，滑动变阻器消耗的功率最大，为2.5 W2.5 W例：如图所示，已知电源电动势例：如图所示，已知电源电动势E E5 V5 V，内阻，内阻r r2 2，定值电阻，定值电阻R R1 10.5 0.5，滑动变阻器，滑动变阻器R R2 2的阻值的阻值范围为范围为0 010.10.

29、求：求：(3)(3)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？最大功率是多少？R R2 21.5 1.5 时，电源的输出功率最大，为时，电源的输出功率最大，为3.125 W3.125 W1 1、把两节、把两节“电动势是电动势是1.5V,1.5V,内阻是内阻是11”的干电池串联的干电池串联,给标有给标有“2.4V,0.3A2.4V,0.3A”的灯泡供电时的灯泡供电时,通过灯泡的电流通过灯泡的电流是是A,A,灯泡两端的电压灯泡两端的电压 是是V,V,灯泡消耗的功灯泡消耗的功率是率是W W解解:灯泡的灯泡的电阻电阻通过灯泡的电流通

30、过灯泡的电流灯泡两端电压灯泡两端电压灯泡消耗的电功率灯泡消耗的电功率0.30.722.4课堂练习课堂练习对点训练对点训练2.2.（多选）（多选）如图所示的电路中如图所示的电路中,电源电动势为电源电动势为12V,12V,内阻为内阻为2,2,四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开四个电阻的阻值已在图中标出。闭合开关关S,S,下列说法正确的有下列说法正确的有()A.A.路端电压为路端电压为10 V10 VB.B.电源的总功率为电源的总功率为10 W10 WC.aC.a、b b间电压的大小为间电压的大小为5V5VD.aD.a、b b间用导线连接后间用导线连接后,电路的总电流为电路的总电流为1A1AACAC六、含非纯电阻电路六、含非纯电阻电路例、如图所示的电路中，电动势例、如图所示的电路中，电动势E=6VE=6V，内电阻，内电阻r=0.5r=0.5，小电动机小电动机M M的线圈电阻的线圈电阻R R1 1=0.5=0.5，限流电阻，限流电阻 R R0 0=3=3，若伏特表的读数为若伏特表的读数为3V3V。求：。求：1 1）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；2 2）电动机消耗的功率和电动机的输出功率。）电动机消耗的功率和电动机的输出功率。M MV VR R0 0R R1 1E E r r