《2021-2022學(xué)年高中物理 第2章 恒定電流 7 閉合電路的歐姆定律學(xué)案 新人教版選修3-1.doc-匯文網(wǎng)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2021-2022學(xué)年高中物理 第2章 恒定電流 7 閉合電路的歐姆定律學(xué)案 新人教版選修3-1.doc-匯文網(wǎng)（11頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、閉合電路的歐姆定律學(xué)習(xí)目標(biāo)1.物理觀念會(huì)由能量守恒定律推導(dǎo)出閉合電路的歐姆定律。2.物理觀念理解內(nèi)、外電壓，理解閉合電路的歐姆定律。(重點(diǎn))3.科學(xué)思維會(huì)用閉合電路的歐姆定律分析路端電壓與負(fù)載的關(guān)系，會(huì)進(jìn)行相關(guān)的電路分析和計(jì)算。(難點(diǎn))一、閉合電路的歐姆定律1描述閉合電路的幾個(gè)基本物理量用導(dǎo)線(xiàn)把電源、用電器連接起來(lái)就構(gòu)成了閉合電路，如圖所示。內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路叫作內(nèi)電路，其電阻叫作內(nèi)電阻，通常用r表示。閉合電路中，通常用U內(nèi)表示Ir，它是內(nèi)電路的電勢(shì)降落，稱(chēng)為內(nèi)電壓。外電路：電源兩極之間的外部電路叫作外電路，其電阻叫作外電阻。閉合電路中，通常用U外表示IR，它是外電路的電勢(shì)降落，稱(chēng)為外電壓

2、，也常稱(chēng)為路端電壓，簡(jiǎn)單地記為U。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)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EItI2RtI2rt。3閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)公式：I；適用范圍：純電阻電路。(3)常用的變形公式：EU外U內(nèi)或U外EIr；適用范圍：任何閉合電路。二、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1路端電壓與外電阻的關(guān)系：U外EU內(nèi)Er。結(jié)論：R增大U外增大；外電路斷路時(shí)U外E；外電路短路時(shí)U外0。2路端電壓與電流關(guān)系(1)公式：U外EIr。(2)圖象(U­I圖象)：如圖所示是

3、一條傾斜的直線(xiàn)，該直線(xiàn)與縱軸交點(diǎn)的坐標(biāo)表示電動(dòng)勢(shì)E，斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻r。1思考判斷(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)電動(dòng)勢(shì)越大，閉合電路的電流就越大。(×)(2)電源的內(nèi)阻越大，閉合電路的電流就越小。(×)(3)電源一定時(shí)，負(fù)載電阻越大，電流越小。()(4)電源發(fā)生短路時(shí)，電流為無(wú)窮大。(×)(5)外電路斷路時(shí)，電源兩端的電壓就是電源電動(dòng)勢(shì)。(×)2一太陽(yáng)能電池板，測(cè)得它的開(kāi)路電壓為800 mV，短路電流為40 mA。若將該電池板與一阻值為20 的電阻連成一閉合電路，則它的路端電壓是()A0.10 VB0.20 VC0.30 VD0

4、.40 VD電源電動(dòng)勢(shì)為0.8 V，根據(jù)I短，解得r20 ，所以UE0.4 V，D正確。3(多選)如圖所示為兩個(gè)不同閉合電路中兩個(gè)不同電源的U­I圖象，則下列說(shuō)法中正確的是()A電動(dòng)勢(shì)E1E2，短路電流I1>I2B電動(dòng)勢(shì)E1E2，內(nèi)阻r1>r2C電動(dòng)勢(shì)E1>E2，內(nèi)阻r1<r2D當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí)，電源2的路端電壓變化較大AD由圖象可知兩電源的U­I圖線(xiàn)交縱軸于一點(diǎn)，則說(shuō)明兩電源的電動(dòng)勢(shì)相同；交橫軸于兩不同的點(diǎn)，很容易判斷電源1的短路電流大于電源2的短路電流，則A項(xiàng)正確。又由兩圖線(xiàn)的傾斜程度可知圖線(xiàn)2的斜率的絕對(duì)值大于圖線(xiàn)1的斜率的絕對(duì)值

5、，即電源2的內(nèi)阻大于電源1的內(nèi)阻，則可知B、C項(xiàng)錯(cuò)誤。由圖象可判斷當(dāng)兩電源的工作電流變化量相同時(shí)，電源2的路端電壓的變化量大于電源1的路端電壓的變化量，可知D項(xiàng)正確。對(duì)閉合電路歐姆定律的理解應(yīng)用1.閉合電路中的幾個(gè)關(guān)系式幾種形式說(shuō)明(1)EUU內(nèi)(1) I和UE只適用于外電路為純電阻的閉合電路(2)I(3)UEIr (U、I間關(guān)系)(2) 由于電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r不受R變化的影響，從I不難看出，隨著R的增加，電路中電流I減小(3) UEIr既適用于外電路為純電阻的閉合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路(4)UE (U、R間關(guān)系)2.特別提醒(1)外電路短路時(shí)電路中電流較大，為防止將電

6、源、電路燒壞或引發(fā)火災(zāi)事故，一般不允許這種情況發(fā)生。(2)外電路含有非純電阻元件(如電動(dòng)機(jī)、電解槽等)時(shí)，不能直接用歐姆定律解決電流問(wèn)題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)或能量守恒定律列式計(jì)算?！纠?】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6 V和0.4 A。當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1 V和0.1 A，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。思路點(diǎn)撥：(1)兩表讀數(shù)增減的分析：開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)后，外電阻的變化：由R1、R2并聯(lián)變化為只有R1接入電路，電阻變大；兩表讀數(shù)的變化：電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)變大。(2)電壓表測(cè)量的是路端電壓，電流表測(cè)量的是干路電流，它們之間的關(guān)系滿(mǎn)足閉

7、合電路歐姆定律， 即UEIr。解析當(dāng)S閉合時(shí)， R1、R2并聯(lián)接入電路，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，此時(shí)路端電壓增大、干路電流減小。當(dāng)S閉合時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：UEIr，即1.6E0.4r當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：UEIr，即1.60.1E(0.40.1)r由得：E2 V，r1 。答案2 V1 閉合電路問(wèn)題的求解方法(1)分析電路特點(diǎn)：認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，特別要注意電壓表測(cè)量哪一部分的電壓，電流表測(cè)量哪個(gè)用電器的電流。(2)求干路中的電流：若各電阻阻值和電動(dòng)勢(shì)都已知，可用閉合電路的歐姆定律直接求出，也可以利用各支路的電流之和來(lái)求。(3)應(yīng)用閉合電路的

8、歐姆定律解決問(wèn)題時(shí)，應(yīng)根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流。1.如圖所示的電路中，電阻R19 ，R215 ，電源電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)電阻r1 。求當(dāng)電流表示數(shù)為0.4 A時(shí)，變阻器R3的阻值多大？解析對(duì)R2，有U2I2R20.4×15 V6 V則R1和r上的電壓UEU2(126) V6 V故總電流I1 A0.6 A流過(guò)R3的電流I3I1I2(0.60.4) A0.2 A故R3 30 。答案30 閉合電路的動(dòng)態(tài)變化閉合電路中只要電路的某一部分發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。其分析的一般思路為：(1)明確電路結(jié)構(gòu)，即電路

9、各元件的連接方式；(2)明確局部電阻的變化和外電路總電阻R總的變化；(3)運(yùn)用I總判斷I總的變化；(4)運(yùn)用U內(nèi)I總r判斷U內(nèi)的變化；(5)運(yùn)用U外EU內(nèi)判斷U外的變化；(6)運(yùn)用電學(xué)公式定性分析各支路相關(guān)量變化。【例2】如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A電壓表與電流表的示數(shù)都減小B電壓表與電流表的示數(shù)都增大C電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大思路點(diǎn)撥：(1)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，總電阻減小。(2)分析電路的動(dòng)態(tài)變化的一般思路是“先局部后整體再局部”。A滑動(dòng)變阻器

10、R0的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，A正確。直流電路的動(dòng)態(tài)分析思路基本思路是“部分整體部分”，即從阻值變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再由閉合電路歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況。2如圖所示，閉合開(kāi)關(guān)S，滑動(dòng)變阻器R2的滑片向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A通過(guò)R1的電流增大B電壓表的示數(shù)變小C流過(guò)電阻R3的電流方向是abD流過(guò)電阻R3的電流方向是baC當(dāng)滑動(dòng)變阻器R2的滑片

11、向下滑動(dòng)時(shí)，變阻器連在電路中的電阻增大，外電路總電阻增大，干路電流減小，所以通過(guò)R1的電流減小，故A錯(cuò)誤；干路電流減小，電壓表的示數(shù)增大，故B錯(cuò)誤；干路電流減小，電容器的電壓增大，可知，電容器C所帶電荷量增多，電容器充電，流過(guò)電阻R3的電流方向是ab，故C正確，D錯(cuò)誤。電源的有關(guān)功率和電源的效率1.電源的有關(guān)功率和電源的效率(1)電源的總功率：P總IEI(U內(nèi)U外)。(2)電源的輸出功率：P出IU外。(3)電源內(nèi)部的發(fā)熱功率：PI2r。(4)電源的效率：，對(duì)于純電阻電路，。2輸出功率和外電阻的關(guān)系在純電阻電路中，電源的輸出功率為PI2RRR。(1)當(dāng)Rr時(shí)，電源的輸出功率最大，Pm。(2)當(dāng)R

12、>r時(shí)，隨著R增大，P減小。(3)當(dāng)R<r時(shí)，隨著R增大，P增大?！纠?】電路圖如圖甲所示，圖乙中圖線(xiàn)是電路中的電源的路端電壓隨電流變化的關(guān)系圖象，滑動(dòng)變阻器的最大阻值為15 ，定值電阻R03 。甲乙(1)當(dāng)R為何值時(shí)，R0消耗的功率最大？最大值為多少？(2)當(dāng)R為何值時(shí)，電源的輸出功率最大？最大值為多少？思路點(diǎn)撥：(1)由題圖乙可求出電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，注意縱軸坐標(biāo)原點(diǎn)不從0開(kāi)始。(2)R0為定值電阻，其電流越大，消耗功率越大。(3)對(duì)電源來(lái)說(shuō)，RR0為電源外電阻，當(dāng)rR0R時(shí)，電源輸出功率最大。解析(1)由題圖乙知電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻為：E20 V，r 7.5 由題圖甲分析知道

13、，當(dāng)R0時(shí)，R0消耗的功率最大，最大值為PmaxR0×3 W10.9 W。(2)當(dāng)rRR0，即R4.5 時(shí)，電源的輸出功率最大，最大值為Pmax (R0R)×(34.5)W13.3 W。答案(1)010.9 W(2)4.5 13.3 W上例中，當(dāng)R為何值時(shí)，R消耗的功率最大？最大值為多少？提示：把R0看作電源內(nèi)電阻，則電源的等效內(nèi)阻為rrR010.5 即當(dāng)Rr10.5 時(shí)，R消耗的功率最大，最大功率PmaxR×10.5 W9.5 W。3如圖所示，電路電壓U保持不變，滑動(dòng)變阻器R的總阻值與R2的阻值均為20 ，電阻R1的阻值為5 。當(dāng)滑動(dòng)變阻器R的滑動(dòng)端P由a向b滑

14、動(dòng)過(guò)程中()A干路中電流不斷減小BR1上消耗電功率不斷增大CR1上消耗電功率不斷減小DR2上消耗電功率不斷增大B滑片由a向b滑動(dòng)時(shí)，R變小，R并變小，R總變小，電路中的總電流變大，R1兩端的電壓變大，消耗的功率變大；并聯(lián)部分電壓變小，R2消耗的功率變小，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。電路故障問(wèn)題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、電阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等，判斷故障的基本方法有兩種。1儀表檢測(cè)法(1)電壓表是由靈敏電流計(jì)G和分壓電阻R0串聯(lián)組成的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖甲所示。甲乙(2)用電壓表檢測(cè)如圖乙所示，合上開(kāi)關(guān)S，若電壓表有示數(shù)但燈泡不亮，說(shuō)明電路中有電流通過(guò)電壓表，電路為通路(電壓表作為一個(gè)高電阻把開(kāi)關(guān)和電源接通了)，則開(kāi)關(guān)S和導(dǎo)線(xiàn)不斷路，燈L斷路即故障所在。2假設(shè)法已知電路發(fā)生某種故障，尋找故障發(fā)生的位置時(shí)，可將整個(gè)電路劃分為若干部分，然后逐一假設(shè)某部分電路發(fā)生故障，運(yùn)用歐姆定律進(jìn)行正向推理。推理結(jié)果若與題述物理現(xiàn)象不符合，則故障不是發(fā)生在這部分電路；若推理結(jié)果與題述物理現(xiàn)象符合，則故障可能