高二物理闭合电路的欧姆定律2

图4－1－1
(2)路端电压与电流的关系图象 ①由 U＝E－Ir 可知，U-I 图象是一条斜向下的直 线，如图 4－1－2 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 I0＝Er .
③直线斜率的绝对值等于电源的内阻，即 r＝IE0＝
ΔΔUI ＝|tan θ|.θ 越大，表明电源的内阻越大．
【答案】 A 【方法总结】 当电路中某一部分电阻变化 时，整个电路各处的电压、电流都会受到影 响，分析时，应抓住全电路中电源电动势和 内阻不变的特点，从总电流的变化顺次推 理．解题时容易只从孤立的局部电路考虑， R增大时UAB也增大，将无法判断通过R的电 流变化情况．
闭合电路功率的计算 例3 电路如图4－1－6甲所示，图乙中图线是 电路中的电源的路端电压随电流变化的关系图 象，滑动变阻器的最大阻值为15 Ω，定值电阻 R0＝3 Ω.
2．电动势与电压的区别及联系
物理意 义不同
数值大 小不同
决定因 素不同 联系
电动势
电压
表示非静电力做功将其 表示电场力做功将电
他形式的能转化为电能 能转化为其他形式的
的本领
能的本领
数值上等于将单位电量 数值上等于将单位电
的正电荷从电源负极移 量的正电荷从导体一
到正极非静电力所做的 端移到另一端电场力
图4－1－2
2．闭合电路的动态分析思路及步骤
(1)电路分析的基本思路：局部→整体→局部
增大
增大
减小
即 ： R 局 减小 ―→R 总 减小 ―→I 总 增大 ―→U 外
增 减大 小―→IU局局
(2)电路分析的基本步骤
①明确各部分电路的串并联关系，特别要注意电流
表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压．
二、闭合电路的动态分析的理解 1．路端电压与外电阻、电流的变化关系 (1)路端电压 U 随外电阻 R 的变化电源的电动势和内 阻由电源本身决定，不随外电路电阻的变化而改变， 而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而改变 的．
由 I＝R＋E r和 U＝IR 得路端电压 U＝1＋ERr ，可知路端
电压随外电阻的增大而增大．如图 4－1－1 所示．
由
I＝R＋
E r＋
可知，电路的电流 R0
I
减小；由闭
合电路欧姆定律 U＝E－I(r＋R0)可知，电压表
的读数增大，选项 B 正确．
三、闭合电路中的功率问题 1．电源的功率 P：电源将其他形式的能转化为 电能的功率，也称为电源的总功率，计算式为： P＝EI(普遍适用)． P＝RE＋2 r＝I2(R＋r)(纯电阻电路)． 2．电源内阻消耗的功率 P 内：电源内阻的热功
3．电池：同类型的干电池的电动势 都是____ V，蓄电1.5池的都是_____ 2.0
V．电源内部也是由导体组成的，因
内电阻
此也有电阻，这个电阻叫做电源的
_________．
思考感悟 电动势为1.5 V的物理意义是什么？ 提示：1.5 V表征了将 1 C的正电荷从电源负极 搬运到电源正极，非静电力做功为1.5 J.
可知，当 r
r
Ω
越小时，I 越大，定值电阻 R 消耗的功率越大，
所以正确选项为 A.
课堂互动讲练
电动势概念的理解
例1 下 列 关 于 电 动 势 的 说 法 中 正 确 的 是 ( ) A．电动势就是电势差，也叫电压，单位是V B．电动势大的电源做功一定多 C．电动势大的电源做功一定快 D．电动势的大小等于电路中通过单位电荷时 电源所提供的电能
第
课前自主学案
1
节
闭
核心要点突破
合
电
路
课堂互动讲练
欧
姆
定
律
知能优化训练
课前自主学案
一、电动势 1．大小：电源的电动势在数值上等于电源没 有接入外电路时_两__极__间__的__电__压___．电源电动势 用符号E表示，单位与电压相同：_伏__特___，符 号是_V__. 2．意义：电源电动势是描述电源将_其__它__形__式__ 能转换为_电___能本领大小的物理量．它是电源 的特征量，只与电源本身的因素有关．
图4－1－6
(1)当R为何值时，R0消耗的功率最大，最 大值为多少？
(2)当R为何值时，电源的输出功率最大，
最大值为多少？
【思路点拨】
分析U－I图 得出E和r
→
据公式、电路和电源得 R0耗功率最大的条件
→计算结果
【自主解答】 (1)由题干乙图知电源的电动势和 内阻为： E＝20 V，r＝7.5 Ω 由题图甲分析知道，当 R＝0 时，R0 消耗的功率最 大，
功
所做的功
由电源本身决定
由电源及导体的电阻、 导体的连接方式决定
Байду номын сангаас
电路闭合：E＝U内＋U外； 电路断开：E＝U外.
特别提醒：(1)电动势与电压有本质的区别，不 能认为电动势就是电压：
电动势 E＝Wq非，电压 U＝Wq电. (2)电源电动势在数值上等于电源没有接入电路 时，电源两端的电压． (3)电动势是标量，为了研究问题方便，通常规
【答案】 D 【方法总结】 (1)电池两端的电势差(电压) 由电池的电动势、内电阻、外电阻共同决
定，数值上不一定等于电动势． (2)电动势反映了电源的“转变”能力，而 不是多少和快慢．
闭合电路的动态分析问题
例2 (2011年厦门高二检测)电动势为E、内 阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器 R连接成如图4－1－5所示的电路，当滑动变 阻器的触头由中点滑向b端时，下列说法正确 的是( ) A．电压表和电流表读数都增大 B．电压表和电流表读数都减小 C．电压表读数增大，电流表读数减小 D．电压表读数减小，电流表读数增大
图4－1－5
【精讲精析】 由题图可知滑动变阻器的触头由中点 滑向 b 端时，滑动变阻器连入电路中的阻值 R 增大，
则外电路的总阻值 R 总增大，干路电流 I＝R总E＋r，因 R 总增大，所以 I 减小；路端电压 U＝E－Ir，因 I 减 小，所以 U 增大，即电压表的读数增大；R2 两端电 压 U2＝E－I(R1＋r)，因 I 减小，所以 U2 增大，由 I2 ＝UR22知，I2 增大，即电流表的读数增大，故选项 A 正确．
由上式可以看出：
(1)当 R＝r 时，电源的输出功率最大，Pm＝E4r2， 此时电源效率 η＝50%. (2)当 R>r 时，随着 R 的增大输出功率越来越小． (3)当 R<r 时，随着 R 的增大输出功率越来越大． (4)当 P 出<Pm 时，每个输出功率对应两个可能的 外电阻 R1 和 R2，且 R1·R2＝r2.
(5)P 出与 R 的关系如图 4－1－4 所示．
图4－1－4
5．电源的效率：η＝PP外＝UEII＝UE(η＝R＋R r，只 适用于外电路为纯电阻的电路)． 由上式可知，外电阻 R 越大，电源的效率越高．
特别提醒：(1)要注意电源的最大输出功 率与某一个定值电阻消耗功率最大的区 别，定值电阻消耗功率最大是当通过它 的电流最大的时候． (2)判断可变电阻的功率变化时，可将可 变电阻以外的其他电阻均看做内阻．
定一个方向，与电源内部电流的方向相同，即
由电源的负极经内电路指向正极．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 1．关于电源的电动势，下面说法正确的是
() A．电动势是表征电源把其他形式的能转 化为电能本领的物理量 B．电动势在数值上等于电路中通过1秒的 电流时电源提供的能量 C．电源的电动势跟电源的体积有关，跟 外电路有关 D．电动势有方向，因此电动势是矢量
率，也称为电源的损耗功率，计算式为：P 内＝ I2r.
3．电源的输出功率 P 出：外电路上消耗的功率，计
算式为：
P 出＝U 外 I(普遍适用)． P 出＝I2R＝RE＋2Rr2(纯电阻电路)．
4．输出功率随外电阻 R 的变化关系
电源的输出功率：P
出＝UI＝
RE＋2Rr2＝
E2 R－R r2＋4r.
由电源本身特性决定，取决于电极材料的 性质，与电源体积无关，与外电路无关， 不同电源电动势不同． (4)电动势是电池的一个重要参数，电池的 另一个重要参数是“内电阻”(简称内阻)， 它取决于电池极板和电解质的性质，电池 还有一个参数是容量，即电池放电时能输 出的总电荷量，通常以安培小时(A·h)或毫 安小时(mA·h)作单位．
第1节 闭合电路欧姆定律
课标定位
学习目标：1.知道闭合电路可分为外电路和内 电路，知道闭合电路中的外电压和内电压． 2．知道电源的电动势和内电阻的意义，理解 闭合电路的欧姆定律． 3．了解路端电压与外电阻的关系，学习用局 部和整体的关系分析解决问题的 思想方法． 重点难点：1.理解并掌握闭合电路欧姆定律、 路端电压与外电阻的变化关系． 2．电动势的概念．
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 2．(2010年高考上海卷)在如图4－1－3所 示的闭合电路中，当滑片P向右移动时， 两电表读数的变化是( ) A．A变大，V变大 B．A变小，V变大 C．A变大，V变小 D．A变小，V变小
图4－1－3
解析：选 B.当滑片 P 向右移动时，滑动变阻器 接入电路的阻值增大，则电路的总电阻增大，
【精讲精析】 电动势是用来描述电源
把其他形式的能转化为电能的本领，其
大小只决定于电源本身的性质，与外电 路无关，而电势差是由电源和外电路共 同决定的，并不是不变的，A错；电源的 电动势大，不一定做功就多，还有可能 不做功，如电源没有接入外电路时做功 为零，B错；电源做功的快慢不是由电动 势决定的，而是由通过电源的电流的大 小来决定的，即PE＝EI，C错；电动势的 大小等于在电源内部移动单位正电荷所
即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3．有四个电源，电动势约为6 V，内阻