,第八章 恒 定 電 流,第2講 閉合電路歐姆定律 焦耳定律,1. 理解閉合電路歐姆定律的內(nèi)容，并能進(jìn)行電路動(dòng)態(tài)分析及電路的相關(guān)計(jì)算 2. 能利用U-I圖象進(jìn)行分析并計(jì)算 3. 能計(jì)算純電阻電路和非純電阻電路中的電功、電功率,1. 閉合電路的組成 (1) 內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路，其電阻稱(chēng)為_(kāi)，內(nèi)阻所降落的電壓稱(chēng)為內(nèi)電壓 (2) 外電路：電源外部的電路，其兩端電壓稱(chēng)為_(kāi)或_ (3) 內(nèi)、外電壓的關(guān)系：EU外U內(nèi),內(nèi)阻,外電壓,路端電壓,正比,反比,3. 路端電壓與外電阻的關(guān)系 (1) 負(fù)載R增大I減小U內(nèi)_U外_ 外電路斷路時(shí)(R)，I0，U外E. (2) 負(fù)載R減小I增大U內(nèi)_U外_ 外電路短路時(shí)(R0)，I_，U內(nèi)E.,減小,增大,增大,減小,4. U-I關(guān)系圖：由UEIr可知，路端電壓隨著電路中電流的增大而_；U-I關(guān)系圖線(xiàn)如圖所示,減小,(1) 當(dāng)電路斷路即I0時(shí)，縱坐標(biāo)的截距為_(kāi) (2) 當(dāng)外電路電壓為U0時(shí)，橫坐標(biāo)的截距為_(kāi). (3) 圖線(xiàn)斜率的絕對(duì)值為電源的_ 5. 焦耳定律：電流通過(guò)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成_，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成_公式為Q_.,電動(dòng)勢(shì)E,短路電流Im,內(nèi)阻r,正比,正比,I2Rt,直流電路的動(dòng)態(tài)分析,(2) 判定總電阻變化情況的規(guī)律 當(dāng)外電路的任何一個(gè)電阻增大(或減小)時(shí)，電路的總電阻一定增大(或減小) 若開(kāi)關(guān)的通、斷使串聯(lián)的用電器增多，電路的總電阻增大；若開(kāi)關(guān)的通、斷使并聯(lián)的支路增多，電路的總電阻減小 2. 直觀(guān)法 任一電阻阻值增大，必引起通過(guò)該電阻的電流的減小和該電阻兩端電壓的增大,3. “并同串反”規(guī)律 所謂“并同”，即某一電阻增大時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大，反之則減小所謂“串反”，即某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端的電壓、電功率都將減小，反之則增大即(U串，I串，P串)R(U并，I并，P并) 4. 極限法 即因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題，可將變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端去討論,典題演示1 (多選)(2016·泰州一模)如圖所示電路，已知電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，R0為固定電阻當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的觸頭向下移動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A. 燈泡L一定變亮 B. 電壓表的示數(shù)變小 C. 電流表的示數(shù)變小 D. R0消耗的功率變小,B,【解析】 滑片下移時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路中的電阻變大，總電阻變大，總電流變小，內(nèi)電壓變小，路端電壓變大，燈泡變亮，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；流過(guò)燈泡的電流變大，總電流變小，則流過(guò)R0的電流變小，C、D選項(xiàng)正確,ACD,電路中的有關(guān)功率及效率,特別提醒： (1) 當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，效率并不是最大，只有50%；當(dāng)R時(shí)，100%，但此時(shí)P出0，無(wú)實(shí)際意義 (2) 對(duì)于內(nèi)、外電路上的固定電阻，其消耗的功率根據(jù)PI2R來(lái)判斷，與輸出功率大小的判斷方法不同,BC,電路故障一般是短路或斷路，常見(jiàn)的情況有：導(dǎo)線(xiàn)斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、變阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象檢查故障的基本方法有兩種：,電路故障的分析方法,1. 電壓表檢測(cè)方法：如果電壓表示數(shù)為0，說(shuō)明電壓表上無(wú)電流通過(guò)，則可能在并聯(lián)路段之外有斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)有短路 如果電壓表有示數(shù)，說(shuō)明電壓表上有電流通過(guò)，則在并聯(lián)路段之外無(wú)斷路，或并聯(lián)路段內(nèi)無(wú)短路 2. 用多用電表的歐姆擋檢測(cè) 要對(duì)檢測(cè)的電路切斷電源，逐一使元件脫離原電路(或?qū)δ扯坞娐窓z測(cè))后測(cè)量是通路還是斷路，便可找到故障所在,典題演示4 (2015·湖北八校聯(lián)考)在如圖所示的電路中，開(kāi)關(guān)S閉合后，由于電阻元件發(fā)生短路或斷路故障，某時(shí)刻電壓表和電流表的讀數(shù)都增大，則可能出現(xiàn)了下列哪種故障( ) A. R1短路 B. R2短路 C. R3短路 D. R1斷路,A,【解析】 若電路正常，則電流表測(cè)量流過(guò)R1的支路電流，電壓表測(cè)量R3兩端的電壓若R1短路，則R2被短路，外電路只有電阻R3接在電源兩端，電流表測(cè)量干路電流，電壓表測(cè)量路端電壓，兩表示數(shù)均增大，A正確；若R2短路，則R1被短路，電流表示數(shù)為零，B錯(cuò)誤；若R3短路，則電壓表示數(shù)為零，C錯(cuò)誤；若R1斷路，則電流表示數(shù)為零，D錯(cuò)誤,對(duì)電路中電功、電熱、電功率的理解,2. 非純電阻電路：如含有電動(dòng)機(jī)、電解槽等的電路，電流做功除將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外，還轉(zhuǎn)化為機(jī)械能、化學(xué)能等，此時(shí)有WQ.電功只能用公式WUIt來(lái)計(jì)算，電熱只能用公式QI2Rt來(lái)進(jìn)行計(jì)算對(duì)于非純電阻電路，歐姆定律不再適用,典題演示5 (多選)(2014·南師附中)如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)均為E12V，內(nèi)阻均為r3.R01，直流電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻R01.當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器使R12時(shí)，圖甲電路輸出功率最大調(diào)節(jié)R2使圖乙電路輸出功率最大，且此時(shí)電動(dòng)機(jī)剛好正常工作(額定功率為6W)，則此時(shí)R2的阻值和電動(dòng)機(jī)的熱功率P為( ) A. R22 B. R21.5 C. P6 W D. P4 W,甲,乙,BD,微模型8 電容器模型 解決含電容器的直流電路問(wèn)題的一般方法： (1) 不分析電容器的充、放電過(guò)程時(shí)，把電容器處的電路視為斷路，簡(jiǎn)化電路時(shí)可以去掉，求電荷量時(shí)再在相應(yīng)位置補(bǔ)上 (2) 電路穩(wěn)定后，與電容器串聯(lián)的電路中沒(méi)有電流，同支路的電阻相當(dāng)于導(dǎo)線(xiàn)，即電阻不起降壓的作用，但電容器兩端可能出現(xiàn)電勢(shì)差,(3) 電路中電流、電壓的變化可能會(huì)引起電容器的充、放電若電容器兩端電壓升高，電容器將充電；若電壓降低，電容器將通過(guò)與它連接的電路放電 (4) 如果電容器與電源并聯(lián)，且電路中有電流通過(guò)，則電容器兩端的電壓不是電源電動(dòng)勢(shì)E，而是路端電壓U. (5) 如果變化前后極板帶電的電性相同，那么通過(guò)每根引線(xiàn)的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器帶電荷量之差；如果變化前后極板帶電的電性改變，那么通過(guò)每根引線(xiàn)的電荷量等于始、末狀態(tài)電容器帶電荷量之和,典題演示 如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E6V，內(nèi)阻r1，電阻R13，R26，電容器的電容C3.6F，二極管D具有單向?qū)щ娦蚤_(kāi)始時(shí)，開(kāi)關(guān)S1閉合，S2斷開(kāi),(1) 合上S2，待電路穩(wěn)定以后，求電容器上電荷量變化了多少 【答案】減少1.8×106C (2) 合上S2，待電路穩(wěn)定以后再斷開(kāi)S1，求斷開(kāi)S1后流過(guò)R1的電荷量是多少 【答案】 9.6×106C,【思維軌跡】,(2) 合上S2后，電容器上電荷量為QCU21.44×105C. 斷開(kāi)S1后，R1和R2的電流與阻值成反比，故流過(guò)電阻的電荷量與阻值成反比，流過(guò)電阻R1的電荷量為 Q1Q9.6×106C.,C,甲,乙,1. (2016·南通、泰州、揚(yáng)州、淮安二模)如圖所示電路中，R為某種半導(dǎo)體氣敏元件，其阻值隨周?chē)h(huán)境一氧化碳?xì)怏w濃度的增大而減小. 當(dāng)一氧化碳?xì)怏w濃度增大時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( ) A. 電壓表V示數(shù)增大 B. 電流表A示數(shù)減小 C. 電路的總功率減小 D. 變阻器R1的取值越大，電表示數(shù)變化越明顯,D,【解析】 當(dāng)一氧化碳?xì)怏w濃度增大時(shí)，R的阻值減小，外電路總阻值減小，干路電流I增大，則內(nèi)電壓增大，外電壓減小，即電壓表的示數(shù)減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤；流過(guò)R1的電流IR1減小，干路電流IIR1IR，則流過(guò)R的電流增大，即電流表的示數(shù)增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電路的總功率PEI，I增大，則P增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)變阻器R1的取值越大時(shí)，R與R1并聯(lián)的阻值越接近R的阻值，則電表示數(shù)變化越明顯，D項(xiàng)正確,2. 某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線(xiàn)畫(huà)在了同一坐標(biāo)系中，如圖中的a、b、c所示下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( ) A. 直線(xiàn)a表示電源的總功率 B. 曲線(xiàn)c表示電源的輸出功率 C. 電源的電動(dòng)勢(shì)E3 V，內(nèi)阻r1 D. 電源的最大輸出功率Pm9 W,D,3. (2016·南通一模)如圖所示的電路中，E為電池，R1、R2為可變電阻，R為定值電阻，C為平行板電容器閉合開(kāi)關(guān)S后，能使電容器帶電荷量增加的方法是( ) A. 增大R1的阻值 B. 增大電容器兩極板間的距離 C. 減小R2的阻值 D. 將電容器的兩極板錯(cuò)開(kāi)些,C,【解析】 電容器與R1串聯(lián)，改變R1的阻值對(duì)電容器兩端電壓無(wú)影響，A項(xiàng)錯(cuò)誤；增大電容器兩極板的距離和將電容器的兩極板錯(cuò)開(kāi)些，電容C減小，電壓不變，帶電荷量減小，B、D選項(xiàng)錯(cuò)誤；減小R2可以增大R兩端電壓，C項(xiàng)正確,4. (多選)(2016·江蘇卷)如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)為12V，內(nèi)阻為2，四個(gè)電阻的阻值已在圖中標(biāo)出閉合開(kāi)關(guān)S，下列說(shuō)法中正確的有( ) A. 路端電壓為10 V B. 電源的總功率為10 W C. a、b間電壓的大小為5 V D. a、b間用導(dǎo)線(xiàn)連接后，電路的總電流為1 A,AC,5. (多選)(2015·蘇州一模)在如圖(a)所示的電路中，R1為定值電阻，R2為滑動(dòng)變阻器，電表均為理想電表閉合開(kāi)關(guān)S，將滑動(dòng)變阻器的滑片P從最右端滑到最左端，兩個(gè)電壓表讀數(shù)隨電流表讀數(shù)變化的圖線(xiàn)如圖(b)所示則( ),BCD,圖(a),圖(b),A. 電源內(nèi)阻的阻值為10 B. 電源的最大輸出功率為1.8 W C. 滑動(dòng)變阻器R2的最大功率為0.9 W D. 圖線(xiàn)甲是電壓表V2的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)變化的圖線(xiàn),6. (2014·南通中學(xué))如圖所示的電路中，R13 ，R26 ，R31.5 ，C20 F.當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，電源所釋放的總功率為2 W；當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電源所釋放的總功率為4 W求：,(1) 電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 【答案】 4 V 0.5 (2) 閉合S時(shí)，電源的輸出功率 【答案】 3.5 W (3) S斷開(kāi)和閉合時(shí)，電容器所帶的電荷量各是多少 【答案】 6×105 C 0,