第二章 恒定電流 7閉合電路的歐姆定律 課前預(yù)習(xí) 1 閉合電路組成 1 外電路 電源 部由用電器和導(dǎo)線組成的電路 在外電路中 沿電流方向電勢(shì) 2 內(nèi)電路 電源 部的電路 在內(nèi)電路中 沿電流方向電勢(shì) 閉合電路的歐姆定律 外 降低 內(nèi) 升高 2 閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化如圖所示 電路中電流為I 在時(shí)間t內(nèi) 等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和 即EIt 非靜電力做功 I2Rt I2rt 3 閉合電路歐姆定律 1 概念 閉合電路中的電流與 成正比 與內(nèi) 外電路中的 成反比 2 表達(dá)式 I 公式中 R表示外電路的總電阻 E表示電源的電動(dòng)勢(shì) r是電源內(nèi)阻 3 適用范圍 電路 電源的電動(dòng)勢(shì) 電阻之和 純電阻 1 路端電壓與電流的關(guān)系 1 公式 U 2 圖象 U I 如圖所示是一條傾斜的直線 該直線與縱軸交點(diǎn)的縱坐標(biāo)表示 斜率的絕對(duì)值表示電源的 路端電壓與負(fù)載的關(guān)系 E Ir 電動(dòng)勢(shì) 內(nèi)阻 增大 E 減小 0 判一判 1 閉合電路沿著電流的方向電勢(shì)一定降低 2 閉合電路的電流跟內(nèi) 外電路電阻之和成反比 3 在閉合電路中 外電阻越大 路端電壓越大 4 電路斷開時(shí) 電路中的電流為零 路端電壓也為零 5 外電路短路時(shí) 電路中的電流無(wú)窮大 6 純電阻電路中電源的輸出功率隨外電阻R的增大而增大 選一選 一同學(xué)將變阻器與一只6V 6 8W的小燈泡L及開關(guān)S串聯(lián)后接在6V的電源E上 當(dāng)S閉合時(shí) 發(fā)現(xiàn)燈泡發(fā)光 按此圖的接法 當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí) 燈泡將 A 變暗B 變亮C 亮度不變D 可能燒壞燈泡解析 由圖可知 變阻器接入電路的是PB段的電阻絲 當(dāng)滑片P向右滑動(dòng)時(shí) 接入電路中的電阻絲變短 電阻減小 燈泡變亮 B選項(xiàng)正確 由于燈泡的額定電壓等于電源電壓 所以不可能燒壞燈泡 B 想一想 我們有這樣的經(jīng)驗(yàn) 傍晚是每一天用電高峰時(shí)段 萬(wàn)家燈火 但是燈光較暗 而夜深人靜的時(shí)候 燈光特別亮 這是為什么 還有 在家用電器使用中 打開大功率的空調(diào)后 你會(huì)發(fā)現(xiàn)燈泡會(huì)變暗 而關(guān)掉空調(diào)后燈又會(huì)馬上亮起來(lái) 這是為什么 解析 當(dāng)電路中接入較多的用電器時(shí) 由于這些用電器是并聯(lián)的 其總電阻會(huì)變小 干路中的電流就會(huì)增大 由于導(dǎo)線有電阻 在導(dǎo)線上就有較大的電壓降 造成燈泡兩端的電壓變小 因此燈泡的亮度就變暗了 課內(nèi)探究 如圖是閉合電路中電勢(shì)升降的一個(gè)比喻 圖中小男孩就像電路中的正電荷一樣 是升降機(jī)的作用實(shí)現(xiàn)了他的持續(xù)運(yùn)動(dòng) 兩端的高度差相當(dāng)于內(nèi) 外電阻兩端的電勢(shì)差 電源就像升降機(jī) 升降機(jī)升起的高度相當(dāng)于電源的電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)此比喻請(qǐng)?zhí)骄恳幌?閉合電路中電流與電動(dòng)勢(shì) 電阻有什么關(guān)系 探究一對(duì)閉合電路的歐姆定律的理解 1 1 閉合電路的歐姆定律的表達(dá)形式 2 路端電壓U隨電流I變化的圖像 U I關(guān)系圖 1 U I圖像的函數(shù)表達(dá)式 U E Ir 2 U I圖像特點(diǎn) 位于第一象限 與橫縱坐標(biāo)軸相交的傾斜直線 如圖所示 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 多選 如圖所示是某電源的伏安特性曲線 則下列結(jié)論正確的是 A 電源的電動(dòng)勢(shì)為6 0VB 電源的短路電流為0 5AC 電流為0 2A時(shí)的外電阻是28 4 D 電源的內(nèi)阻為12 AC 如圖所示的閉合電路中 當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí) 兩電表的示數(shù)發(fā)生變化 這一類問(wèn)題叫電路的動(dòng)態(tài)分析問(wèn)題 試問(wèn)滑片P向右滑動(dòng)時(shí) 兩電表的示數(shù)怎樣變化 提示 P右滑 R R總 I總 U內(nèi) U外 即電流表示數(shù)減小 電壓表示數(shù)增大 探究二閉合電路的動(dòng)態(tài)分析方法 2 3 特殊值法與極限法 指因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題 可將滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端分別滑至兩個(gè)極端去討論 一般用于滑動(dòng)變阻器兩部分在電路中都有電流時(shí)的討論 特別提醒 1 在閉合電路中 任何一個(gè)電阻的增大 或減小 都將引起電路總電阻的增大 或減小 該電阻兩端的電壓一定會(huì)增大 或減小 2 理想電壓表可認(rèn)為是斷路 理想電流表可認(rèn)為是短路 C 解題指導(dǎo) 本題可用多種方法推論各表的變化情況 用 結(jié)論法 解題快捷 但一定要理清各用電器的串 并聯(lián)關(guān)系 解析 方法 程序法 當(dāng)R2的滑動(dòng)片向右移動(dòng)時(shí) 變阻器有效電阻減小 則總電阻減小 總電流增大 故A1讀數(shù)變大 V2測(cè)R3兩端電壓 因?yàn)殡娏髟龃?所以R3兩端電壓也增大 即V2讀數(shù)變大 電流增大 會(huì)使內(nèi)電壓增大 所以路端電壓減小 即V1讀數(shù)變小 路端電壓減小 而V2增大 則R1和R2的并聯(lián)電壓減小 故通過(guò)R1的電流減小 即A2讀數(shù)變小 所以選項(xiàng)C正確 方法 結(jié)論法 并同 變阻器R2減小 與R2有并聯(lián)關(guān)系的V1 A2示數(shù)變小 串反 變阻器R2減小 與R2有串聯(lián)關(guān)系的V2 A1示數(shù)變大 所以選項(xiàng)C正確 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 多選 2017 廣州市荔灣區(qū)高二上學(xué)期期末 在如圖所示的電路中 當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)時(shí) A A燈變亮B B燈變亮C C燈變亮D D燈變亮解析 當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片P向下移動(dòng)時(shí) 滑動(dòng)變阻器的有效阻值變小 外電路總電阻變小 根據(jù)閉合電路歐姆定律知 總電流I增大 內(nèi)電壓增大 則路端電壓減小 A燈的電壓減小 故A燈變暗 總電流I增大 通過(guò)A燈的電流減小 所以B燈所在支路電流增大 則B燈變亮 B燈的電壓增大 而路端電壓減小 所以C燈的電壓減小 C燈變暗 通過(guò)C燈的電流減小 而通過(guò)B燈的電流增大 所以通過(guò)D燈的電流增大 D燈變亮 故AC錯(cuò)誤 BD正確 故選 BD BD 在閉合電路中 內(nèi)外電路都有電阻 當(dāng)電流通過(guò)內(nèi)外電路時(shí)都要做功 請(qǐng)問(wèn) 外電路的電阻越大 外電路消耗的功率就越大嗎 提示 不一定 探究三閉合電路的功率分析 3 特別提醒 1 當(dāng)電源輸出功率最大時(shí) 機(jī)械效率 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)P I2R來(lái)判斷 與輸出功率大小的判斷方法不同 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3 2017 江西省南昌二中高二上學(xué)期月考 如圖所示 直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線 拋物線OBC為同一直流電源內(nèi)部熱功率Pr隨電流I變化的圖線 若A B對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)為2A 那么線段AB表示的功率及I 2A對(duì)應(yīng)的外電阻是 A 2W 0 5 B 4W 2 C 2W 1 D 6W 2 A 素養(yǎng)提升 分析和計(jì)算含有電容器的直流電路時(shí) 注意把握以下幾個(gè)方面 1 電路穩(wěn)定時(shí)電容器在電路中就相當(dāng)于一個(gè)阻值無(wú)限大的元件 在電容器處電路看成是斷路 畫等效電路時(shí) 可以先把它去掉 2 若要求電容器所帶電荷量時(shí) 可在相應(yīng)的位置補(bǔ)上 求出電容器兩端的電壓 根據(jù)Q CU計(jì)算 3 電路穩(wěn)定時(shí)電容器所在支路斷路 與電容器串聯(lián)的電阻兩端無(wú)電壓 該電阻相當(dāng)于導(dǎo)線 含電容器電路的分析與計(jì)算 4 當(dāng)電容器與電阻并聯(lián)后接入電路時(shí) 電容器兩端的電壓與并聯(lián)電阻兩端的電壓相等 5 電路中的電流 電壓變化時(shí) 將會(huì)引起電容器的充 放電 有 Q C U 答案 1 10m s2 豎直向上 2 4 10 4C