6焦耳定律与闭合电路欧姆定律

焦耳定律与闭合回路欧姆定律1、串并联电路的简化 （1）电流分支法①先将各节点用字母标上； ②判断支路元件中的电流方向（若元电路无电或电流，可假设总电路两端加上电压后判定）；③按电流流向，自左到右将各元件、节点、分支逐一画出； ④将画出的等效电路图加工整理。

（2）等势点排列法①将各节点用字母标出； ②判断各节点电势的高低；③对各节点按电势高低自左到右排列，再将各节点间的支路画出； ④将画出的等效图加工整理。

以下图1的等效电路为例：把 V 视为断路，得图2。

设电势A 高于B ，可这样选择独立支路，电流A R 1 E R 5 B 和电流A R 2 C R 3 D B （两条独立支路），得图3，再将R4接在D 、E 将，将接在A 、D 间，得图4。

图1 图2图3 图4再以下图的等效电路为例。

把 A A 的电势高，B 的电势低，从A 点开始，与A 点等势的点没有，由此向右到C 点，E 点与C 点等势可连在一起，得图丙。

再向右到D 、F ，B 点与D 、F 点等势可以连在一起，最后将 A 串联在C 、E 间，得等效电路图丁。

2、电功和电功率 （1）电功①定义：电流在一段电路中所做的功等于这段电路两端的电压U 、电路中的电流I 、通电时间t 三者的乘积。

②公式：UIt qU W ==③单位：国际单位为焦耳，符号为J 。

常用单位为千瓦时（kW ·h ），亦称为“度”，1度=3.6×106J④实质：电流通过一段电路所做的功，实质是电场力在这段电路中对电荷做的功。

⑤意义：电流做功是电能转化为其他形式能的过程，电功的大小量度着电能的转化，它标志着电能转化为其他形式的能。

（2）电功率①定义：电流所做的功跟完成这些功所用时间的比值叫做电功率。

②表达式：P=tW=UI ③单位：瓦特，符号W 。

常用单位还有千瓦（kW ），1kW=1000W ④物理意义：反映电流做功的快慢。

⑤额定功率：用电器在额定电压下工作的电功率。

3、焦耳定律和热功率 （1）焦耳定律 ①内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

②表达式：Rt I Q 2=③适用范围：公式Rt I Q 2=可求任何电路（纯电阻电路和非纯电阻电路）中电流I 通过电阻R 时产生的热量（电热），在国际单位制中，电热的单位也是焦耳（J ）。

④电路的热效应：电流通过导体的时候，做定向移动的自由电子要频繁地跟金属阳离子碰撞，由于这种碰撞，电子在电场力的加速作用下获得的动能，不断传递给金属正离子，使金属正离子热运动加剧，于是通电导体的内能增加，温度升高，即产生了电热。

⑤电热的意义：电热是电能转化为内能的量度，用公式Rt I Q 2=计算。

注意：电流的热效应实质上是电能通过电流做功转化为内能（电热），在任何电路中，总有电功Q W ≥，只有在纯电阻电路中，电能全部转化为电热，及Rt I t RU UIt W Q 22====。

（2）热功率①定义：单位时间内的发热量，热功率就是电能转化为内能的功率。

②公式：R I tQP 2==，适用于所有电路。

电阻R 1与R 2并联在电路中，通过R 1与R 2的电流之比为1：2，则当R 1与R 2串联后接入电路中时，R 1和R 2两端电压之比U 1：U 2为（ ） A 、1：2 B 、2：1C 、1：4D 、4：1如图所示，两个截面不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端电压为U ，则（ ）A 、通过两棒的电流强度相等B 、两棒的自由电子定向移动的平均速率相等且等于光速C 、两棒内的电场强度不同，细棒内场强E 1小于粗棒内场强E 2D 、细棒两端的电压U 1大于粗棒两端的电压U 2如图所示，电源内阻不计，已知R1=2k Ω，R2=3k Ω，现用一个电阻为6k Ω的电压表并联在R2的两端，电压表的读数为6V 。

若把它接在a 、b 两点间，电压表的读数为（ ）A 、12VB 、10VC 、8VD 、6V把两个完全相同的电阻丝并联后接在电压为U 的电源上，它们在时间t 内产生的热量为Q 1；若把它们串联起来接在同一电源上，在相同时间内产生的热量为Q 2，则（ ） A 、Q 1：Q 2=1：4 B 、Q 1：Q 2=4：1 C 、Q 1：Q 2=1：2 D 、Q 1：Q 2=2：1有三个电阻，R 1=2Ω，R 2=3Ω，R 3=4Ω，现把它们并联起来接入电路，则通过它们的电流之比1I ：2I ：3I 是（ ） A 、6：4：3 B 、3：4：6 C 、2：3：4 D 、4：3：2如图所示的电路中，L 1、L 2是两个不同的小灯泡，a 、b 间有恒定的电压，他们都正常发光，当滑动变阻器的滑动触头向右滑动时，发生的现象是（ ） A 、L 1亮度不变，L 2变暗 B 、L 1变暗，L 2变亮C 、电路消耗的总功率变小D 、流过滑动变阻器的电流变小如图所示，电动势为E 、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接，只合上开关S 1，三个灯泡都能正常工作，如果再合上S 2，则下列表述正确的是（ ）A 、电源输出功率减小B 、L 1上消耗的功率增大C 、通过R 1上的电流增大D 、通过R 3上的电流增大图为甲、乙两灯泡的U -I 图象，根据图象计算甲、乙两灯泡并联在电压为220V 的电路中，实际发光的功率约为（ ） A 、15W 30W B 、30W 40W C 、40W 60W D 、60W 100W把两根电阻相同的电热丝先串联后并联分别接在同一电源上，若要产生相等的热量，则两种方法所需的时间之比t 串：t 并为（ ） A 、1：1 B 、2：1 C 、4：1 D 、1：4两盏功率相同的灯泡A 和B ，其额定电压U A >U B ，则下列说法正确的是（ ） A 、两灯正常发光时，灯泡中的电流强度A I >B IB 、两灯电阻R A <R BC 、将两灯串联后接入电路中发光时，灯泡的功率P A < P BD 、将两灯并联后接入电路中发光时，灯泡的功率P ’A <P ’B一台电动机的线圈电阻与一只电炉的电阻相同，都通过相同的电流，在相同时间内（ ） A 、电炉放热与电机放热相等B 、电炉两端电压小于电动机两端电压C 、电炉两端电压等于电动机两端电压D 、电动机消耗的功率大于电炉的功率如图所示，电炉两端的电压U 保持不变，电阻R 1、R 2、R 3消耗的电功率一样大，则电阻之比R 1：R 2：R 3是（ ） A 、1：1：1 B 、4：1：1 C 、1：4：4 D 、1：2：2把六个相同的小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用P 甲和P 乙表示，则下列结论中正确的是（ ） A 、P甲=3P 乙 B 、P 甲＞3P 乙 C 、P 乙=3P 甲 D 、P 乙＞3P 甲如图所示，额定电压为110V 的两盏电灯，额定功率分别为P A =100W ，P B =25W 。

把它们接到220V 的电路上，欲使它们都能正常发光且耗电最少，应采用的接法是（ ）A B C D如图所示，R 1=10Ω，R 2=R 3=20Ω，下列关于R 1、R 2、R 3消耗的电功率P 1、P 2、P 3以及R 1、R 2两端电压U 1、U 2的关系正确的是（ ）A 、U 1=U 2，P 1=P 2=P 3B 、U 1＞U 2，P 1：P 2：P 3=1：2：2C 、U 1=U 2，P 1：P 2：P 3=2：1：1D 、U 1＜U 2，P 1＜P 2=P 3某柴油发动机工作时，电流为5A ，经过2min 时间，发电机产生电能为1.32×105J ，则该发电机电动势为（ ） A 、1100V B 、550V C 、220V D 、110V1、闭合电路的欧姆定律（1）定律推导：设电源的电动势为E ，外电路电阻为R ，内电阻为r ，闭合电路的电流为I ，在时间t 内：①外电路中电能转化为内能的为Q 外=2I Rt ②内电路中电能转化为内能的为Q 内=rt I 2③非静电力做的功为W=Eq=EIt根据能量守恒定律，有W=Q 外+Q 内，即：EIt =2I Rt+rt I 2，整理得E=I R+I r ，即rR EI +=（2）内容：闭合电路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。

（3）公式：rR EI +=（4）常用的变形式：E=)r R (I +；E=U 内+U 外；U 外=E-I r2、路端电压与负载的关系（1）路端电压：外电路两端的电压，也叫外电压，也就是电源正、负极间的电压。

（2）公式：对纯电阻电路U 外=IR =E-I r=E-rR E+r （3）路端电压U 外与外电阻R 之间的关系①当外电阻R 增大时，根据rR EI +=可知，电流I 减小（E 和r 为定值），内电压Ir 减小；根据U 外=E-Ir 可知，路端电压U 外增大；当外电路断开是，0I =，此时U 外=E②当外电阻R 减小时，根据rR EI +=可知，电流I 增大，内电压Ir 增大，根据U 外=E-Ir可知，路端电压U 外减小；当外电路短路时，R=0，rEI =，U 外=0③对某个电源（E 和r 一定），电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而变化情况可用下表形象地表示：3、路端电压与电流的关系图象（1）由U 外=E-Ir 可知，I -U 外图象是一条斜向下的直线，如下图所示。

（2）纵轴的截距等于电源的电动势E ，横轴的截距等于外电路短路时的电流，即rE I 0= （3）直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即IU I E r 0∆∆==外如图所示为闭合电路中两个不同电源的I -U 图象，则下列说法正确的是（ ）A 、电动势E 1=E 2，短路电流1I >2IB 、电动势E 1=E 2，内阻r 1>r 2C 、电动势E 1>E 2，内阻r 1>r 2D 、当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较大如图所示，直线A 为电源的I -U 图线，直线B 和C 分别为电阻R 1和R 2的I -U 图线，用该电源分别与R 1、R 2组成闭合电路时，电源的输出功率分别为P 1、P 2，电源的效率分别为η1、η2，则（ ） A 、P 1>P 2 B 、P 1<P 2 C 、η1>η2 D 、η1<η2如下图所示的电路中，电源电动势为E 、内电阻为r ，在滑动变阻器的滑动触片P 从图示位置向上滑动的过程中（ ）A 、电路中总电流变大B 、路端电压变大C 、通过电阻R 2的电流变大D 、通过滑动变阻器R 1的电流变小下图所示是一实验电路图，在滑动触头由a 端滑向b 端的过程中，下列表述正确的是（ ）A 、路端电压变小B 、电流表的示数变大C 、电源内阻消耗的功率变小D 、电路的总电阻变大如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，当可变电阻的滑片P向b移动时，电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是（）变大，U2变小A、UB、U1变大，U2变大C、U1变小，U2变小D、U1变小，U2变大一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池板与一阻值为20欧的电阻器连成一闭合回路，则它的路端电压是（）A、100mVB、200mVC、300mVD、400mV一只鸟站在一条通电的铝制裸导线上（如图所示），导线的横截面积为185mm2，导线上通=2.9×10-8Ω·m）过的电流为500A，鸟的两爪间的距离为5cm，求两爪间的电压。