闭合电路欧姆定律功率和效率
闭合电路的欧姆定律
A. 小灯泡L1、L3变暗，L2变亮 B. 小灯泡L3变暗，L1、L2变亮
C. ΔU1<ΔU2 D. ΔU1>ΔU2
L1 P
L2
L3
V1
V2
解动态分析问题的思路：
1.看局部电路的变化 2.判断总电流的增减 3.判断定值电阻的电流和电压的变化 4.灵活运用整体和局部的关系，判断变化
电阻的电流和电压
例4. 如图，图线a是一电源的伏安特性曲 线，图线b是一定值电阻的伏安特性曲 线．若已知该电源的内阻为2.0Ω，则这 只定值电阻的阻值为______Ω．现有4只 这种规格的定值电阻，可任意选取其中
闭合电路欧姆定律
1.电动势和内电阻
电动势：
（1）物理意义：表征电源将其它形式能 转化为电能本领的物理量。
（2）定义：非静电力把正电荷从电源负 极移到正极所做的功与被移送电量的比。
E W非 q
（3）在闭合电路中，电动势在数值上 等于电源在没有接入电路时两极间的电 压。
内电阻：电源内电路上的电阻
内电压:电流通过电源内电路时，也 有电压降落 U内=Ir
Pm
电源的输出功率最大为
Pm
E2 4r
Or
R
例1.已知如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω， R2的阻值变化范围是0-10Ω。求：①电 源的最大输出功率；②R1上消耗的最大 功率；③R2上消耗的最大功率。
R2 R1
和出现极值的条件，关键是抓 住影响物理量数值变化的原因，写出所求量与 引起变化的物理量之的关系式，再力用数学求 极值的方法对关系时进行处理。
D. 0.19A
R1
1 S
2
R2
A
U/V 2.0
R=10 R=8
专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析(解析版)
2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题50 闭合电路的功率问题、电路动态分析、含容电路、故障分析导练目标 导练内容目标1 闭合电路的功率问题 目标2 电路动态分析 目标3 含容电路 目标4故障分析一、闭合电路的功率问题 1．闭合电路的功率和效率电源总功率任意电路：P 总＝EI ＝P 出＋P 内纯电阻电路：P 总＝I 2(R ＋r )＝E 2R ＋r电源内部消耗的功率P 内＝I 2r ＝P 总－P 出电源的 输出功率任意电路：P 出＝UI ＝P 总－P 内纯电阻电路：P 出＝I 2R ＝E 2R R ＋r2P 出与外电阻 R 的关系电源的效率任意电路：η＝P出P总×100%＝UE×100%纯电阻电路：η＝RR＋r×100%2．输出功率与外电阻的关系由P出与外电阻R的关系图像可知：(1)当R＝r时，电源的输出功率最大为P m＝E2 4r。
(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＜P m时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2。
【例1】图甲所示的电路中，所用电源内电阻r=0.5Ω，定值电阻R2=4Ω。
实验时调节电阻R1，的阻值，得到多组电压和电流的数据，用这些数据在坐标纸上描点，并做出U-I图如图乙所示。
将R1连入电路的阻值调至最大时，对应图乙中的A点。
下列说法正确的是（）A．A点对应外电路的总电阻为20ΩB．电源电动势E=3VC．B点对应外电路的总功率为0.3WD．R1=5Ω时，R1消耗的功率最大【答案】D【详解】A ．由闭合电路欧姆定律()E I R r =+可得2A ΔΔUr R r I++=电路中电压表示数R 1两端电压，R A 是电流表内阻，带入数据可得2A 1Ω5Ω0.2r R r ++==电源工作状态是A 点时，由1112==200.1U R I =ΩΩ 外电路总电阻为R 1+R 2+r A =24.5Ω，故A 错误；B ．由2A +E U I r R r =++（）将A 点数据，带入可得E =2.5V 故B 错误；C ．B 点时，此时外电路总功率2222=0.3 2.5W 0.30.5W 0.705W P P I r IE I r =--=⨯-⨯=出总故C错误；D ．由222E P I R R R r ==+出（）知当电路外电阻等于电源内阻 ，输出功率有最大值；将R 2、电流表都等效串联到电源内部，则R 1成了等效后的外电阻，当R 1=2A r R r ++=5Ω时，R 1消耗的功率最大，故D 正确。
高二高三物理-闭合电路欧姆定律之电源输出功率和效率
D．电源的输出功率先增大后减小
精题讲解
在如图所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，灯泡L的电阻大于 电源的内阻r．闭合开关S，在滑动变阻器的滑片P由a向b移动的过程
中，下列各物理量的变化情况正确的是（ B ）
的是（ D ）
A．L1、L3两灯变亮，L2灯变暗 B．L2灯中电流变化值小于L3灯中电流变化值 C．电源输出功率增大
D．电源的供电效率增大
精题讲解
如图所示电路中，电源电动势为E，内阻为r，定值电阻R1=r，滑动变 阻器总电阻R2=2r．闭合开关后，在滑动变阻器的滑片从最左端滑至
最右端的过程中，下列判断不正确的是（ D ）
精题讲解
如图所示，电源电动势为E，内阻为r，R1为光敏电阻（光敏电阻被 光照射时电阻会变小）．当有光照射R1时，灯泡L正常发光；当无
光照射R1时，下列说法正确的是（ B ）
A．通过光敏电阻R1的电流变大 B．光敏电阻R1两端的电压变大 C．电源的热功率变大
D．电源的输出功率一定变大
精题讲解
如图所示的电路，L1、L2和L3为三个相同的灯泡，灯泡电阻大于 电源内阻，当变阻器R的滑片P向左移动时，下列说法中不正确
精题讲解
如图所示电路中，当滑动变阻器的滑片P向下端b滑动过程中，下列说
法正确的是（ C ）
A．电压表示数增大 B．电源的输出功率变大 Cቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电路总电阻变小，电源的热功率变大 D．电流表示数减小
精题讲解
下列说法不正确的是（ C ）
A．当外电路有电动机、电解槽时电流做的功将转化为机械能、 化学能等，因此电功大于电热 B．外电路短路时，电源的输出功率为零 C．外电路电阻变大时，电源的输出功率一定变大 D．不管外电路电阻怎样变化，其电源的内、外电压之和保持不变
闭合电路的欧姆定律
（一）闭合电路欧姆定律1、电源电动势：电源是把其他形式的能转化为电能的装置。
电动势是表征电源把其他形式的能量转换成电能的本领大小的物理量；电动势的大小由电源本身的性质决定，数值等于电路中通过1C电量时电源所提供的能量，也等于电源没有接入电路时两极间的电压；电动势是标量，方向规定为由电源的负极经电源内部到正极的方向为电源电动势的方向。
2、闭合电路欧姆定律（1）闭合电路由电源的内部电路和电源的外部电路组成，也可叫含电源电路、全电路。
（2）在闭合电路里，内电路和外电路都适用部分电路的欧姆定律，设电源的内阻为r，外电路的电阻为R，那么电流I通过内阻时在电源内部的电压降U内=Ir，电流流过外电阻时的电压降为U外=IR，由U外＋U内=E，得。
该式反映了闭合电路中电流强度与电源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比，即为闭合电路欧姆定律，适用条件是外电路为纯电阻电路。
3、路端电压与负载变化的关系（1）路端电压与外电阻R的关系：（外电路为纯电阻电路）其关系用U—R图象可表示为：（2）路端电压与电流的关系U=E－Ir（普适式）其关系用U—I图象可表示为当R=∞时，即开路，当R=0时，即短路，其中，r=|tgθ|.4、闭合电路中的功率（1）电源的总功率（电源消耗的功率）P总=IE电源的输出功率（外电路消耗的功率）P输=IU电源内部损耗的功率：P损=I2r由能量守恒有：IE=IU＋I2r（2）外电路为纯电阻电路时：由上式可以看出：即当R=r 时，此时电源效率为：（2）当R>r 时，随R 的增大输出功率减小。
（3）当R<r 时，随R 的增大输出功率增大。
（4）当时，每个输出功率对应2个可能的外电阻R 1和R 2，且（二）“串反并同”定则：在外电路为混联的闭合电路中，讨论因某一电阻发生变化引起电路中各参量的变化时，可采用以下简单的方法：“串反并同”，当某一电阻发生变化时，与它串联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相反的变化；与它并联的电路上的电流、电压、功率必发生与其变化趋势相同的变化。
2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第九章第2讲闭合电路的欧姆定律
第2讲闭合电路的欧姆定律整合教材·夯实必备知识一、电源电动势和内阻(必修三第十二章第2节)1.电动势(1)非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势。
(2)物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.内电阻:电源内部导体的电阻。
二、闭合电路欧姆定律(必修三第十二章第2节)1.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;;2.公式:I=ER+r提醒:只适用于纯电阻电路。
3.其他表达形式E=U+U内或E=U外+Ir。
外提醒:适用于任意电路。
4.电源的U-I图像:(1)图像:根据U=E-Ir,图像如图所示,(2)含义:①纵轴截距:表示电路断路时的路端电压U=E。
②横轴截距:表示电路短路时的电流I=I0。
③斜率绝对值:表示电源内电阻r=EI0。
三、闭合电路的功率及效率问题(必修三第十二章第2节)1.电源的总功率(1)任意电路:P总=IE=IU外+IU内=P出+P内。
(2)纯电阻电路:P总=I2(R+r)=E 2R+r。
2.电源内部消耗的功率P内=I2r=IU内=P总-P出。
3.电源的输出功率(1)任意电路:P出=IU=IE-I2r=P总-P内。
(2)纯电阻电路:P出=I2R=E 2R(R+r)2。
4.电源的效率(1)任意电路:η=P出P总×100%=UE×100%。
(2)纯电阻电路:η=RR+r×100%。
【质疑辨析】角度1 电动势和闭合电路欧姆定律(1)电动势的大小反映了电源把电能转化为其他形式的能的本领强弱。
(×)(2)电动势就是电源的路端电压。
(×)(3)电源的重要参数是电动势和内阻。
电动势由电源中非静电力的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关。
(√)(4)在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中,外电阻越大,路端电压越大。
(√)角度2电路中的功率(5)外电阻越大,电源的输出功率越大。
闭合电路的欧姆定律
闭合电路动态分析
在如图所示的电路中，将开关S由 断开变为闭合后，分析流经各个 电阻的电流及它们两端电压的变 化。电源的电动势及内阻不变。
R1
S
R2 R3
E r R4
闭合电路动态分析
A
R
R
在如图所示的电路中，将电阻R0 的滑片向下滑，分析电压表与电
V
R0
流表示数的变化。电源的电动势
及内阻不变。
R
R
外电阻越大，电流越小，外电压越大； 效率越大。
输出功率最大时：
当R
r时，I
E 2r
，U
E 2
，P出
E2 4r
；
50%
常见几种功率的分析
当滑动变阻器的滑片P左右滑动 时，分析电源输出功率，R1的 功率，R2的功率的变化。
R1
R2 P
Er
1、定值电阻功率最大的条件： P=I2R 通过定值电阻的电流最大
当R 时，P出 0；断路
当R
r时，P出
E2 4r
；输出功率最大
三个关系的区别与联系
P出 EI I 2r
所有电路
P出
E r
U
1U 2 r
所有电路
P出
E2 (R r)2
4r
R
纯电阻电路
在纯电阻电路中，三个特殊状态的联系：
当R
0时，I
E r
，U
0，P出
0；
短路
当R 时，I 0，U E，P出 0； 断路
3、规律： 当U 0时，P出 0； 短路
当U E时，P出 0； 断路
当U
E 2
时，P出
E2 4r
；输出功率最大
三、输出功率与电阻关系 P出 — R
2025年高中物理复习配套课件含答案解析 第27讲 焦耳定律、闭合电路欧姆定律
（1）抓住两个关键量：确定电动机的电压M 和电流M 是解决所有问题的关键.若
能求出M 、M ，就能确定电动机的电功率 = M M ，根据电流M 和电动机线圈
的电阻可求出热功率 =
2
M ，最后求出输出功率出
= − .
（2）坚持“躲着”求解M 、M ：首先，对其他纯电阻电路部分、电源的内电路部
分等，利用欧姆定律进行分析计算，确定相应的电压或电流；然后，利用闭合电
路的电压关系、电流关系间接确定非纯电阻电路部分的工作电压和电流.
（3）应用能量守恒定律分析：要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守
恒定律，利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解.
核心考点探究
考点二 闭合电路欧姆定律、闭合电路中的功率和效率问题
扇、电动机、电解槽等.
特别说明：电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件.
核心考点探究
考向一 纯电阻电路的电功与电动率计算
例1
[2022·江苏卷]
如图所示，电路中灯泡均正常发
光，阻值分别为1 = 2 Ω ，2 = 3 Ω ，3 = 2 Ω ，
4 = 4 Ω，电源电动势 = 12 V，内阻不计，四个灯泡
中消耗功率最大的是(
A.1
A )
B.2
C.3
D.4
核心考点探究
[解析] 由电路图可知3 与4 串联后与2 并联，再与1
串联，并联电路部分的等效电阻为
并 =
2 3 +4
2 + 3 +4
= 2 Ω ,由闭合电路欧姆定律可知，干
路电流即经过1 的电流为1 = =
1 +并
闭合电路的欧姆定律
例1.在如图1所示的电路中，R1=14.0Ω， R2=9.0Ω，当开关S扳到位置1时，电流表 的示数为I1=0.20A；当开关S板到位置2时， 电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动 势和内电阻。
3、闭合电路欧姆定律内容：
注：
闭合电路中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，
总 内
P总 E R r
（最后一个等号只适用于纯电阻电路）
电源的输出功率
ER ER E P 2 R r 4Rr 4r
当内外电阻相等时， 电源的输出出
Pm
R
E Pm 4r
2
O
r
例1.已知如图，E =6V，r =4Ω ，R1=2Ω ， R2的阻值变化范围是0-10Ω 。求：①电 源的最大输出功率；②R1上消耗的最大 功率；③R2上消耗的最大功率。
闭合电路欧姆定律
一、闭合电路欧姆定律
在外电路中，正电荷在电场力的作用下由正 极移向负极，电势降低，降低多少，负载 两端就有多少电压。 内电路中：非静电力把正电荷由负极移到正 极。
2、闭合电路欧姆定律推导；
设电源的电动势为E，外电路电阻为R，内电路 电阻为r，闭合电路电流为I，在时间t内， 1）外电路中电能转化成的内能为Q外=I2Rt 2）内电路中电能转化成的内能为Q内=I2rt 3)非静电力做功： W=Eq=EIt 由能量守恒定律可知：W=Q外+Q内 即 EIt=IRt+Irt 所以有E=IR+Ir 变形得I=E/（R+r）
1）IR=U外是外电路上总的电势降落，习惯 叫做路端电压 2）Ir=U内则是内电路的电势降落 即E=U外+U内
则电动势等于内外电路电势降落之和
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例:如图所示,当滑片P向右滑动时电源的
输出效率___A__,输出功率___A_B_C.
A.一直增大.
B.一直减小.
C.先增大后减小. D. 先减小后增大.
E,r R
例:如图所示
E,r R
拓展与提高: 若r=1Ω,R=2Ω, 滑动变阻 器总阻值为5Ω. 滑动滑片P, 何时R上消耗的功率最大? 何时滑动变阻器上消耗的功率最大?
②对于可变电阻,当它自身电阻值和 其他所有电阻之和相等(或最接近时), 它消耗的功率最大.
电源的电动势和内阻都保持一定，在外 电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说
法中正确的是( ＡCD )
Ａ．电源的路端电压一定逐渐变小 Ｂ．电源的输出功率一定逐渐变小 Ｃ．电源内部消耗的功率一定逐渐变大 Ｄ．电源的供电效率一定逐渐变小
电源的工作(输出)效率
P出100%U外100%
P总
E
对纯电阻电路，电源的效率为：
I2R I2(Rr)
100%
R (Rr)
100%11r
100%
R
结论：电源的效率随外电阻的增大而增大
电源最大输出功率
P
IU
I 2R
E2R (R r)2
E 2 E2 (RR+2rr)+2ห้องสมุดไป่ตู้r2/4Rr
P
R
当
R
PM
＝
范围是0－10Ω。求：
R2 R1
Er
② R2的阻值调到多少时， R1上消耗的功
率最大？
如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化
范围是0－10Ω。求：
R2 R1
Er
③ R2的阻值调到多少时， R2上消耗的
功率最大？
结论:
①对于定值电阻,当I最大时(即总电 阻尽可能小)它消耗的功率最大.
• 练案P39 • 练案P39 • 学案P57 • 练案P43 • 练案P39
练习
第1小题 第6小题 例题1 第2小题 第7小题
精品课件
r
时，
PM＝
E2 4r
结论：当R=r时 输出功率达到最大值
当R＜r时， P＜PM
当R0 ＞rR时1 ，r P＜R2 PM
R
如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化
范围是0－10Ω。求：
R2 R1
Er
① R2的阻值调到多少时，电源的输出功率
最大？最大功率是多少？
如图，E =6V，r =4Ω，R1=2Ω，R2的变化
闭合电路欧姆定律
习题课
功率和效率
精品课件
一.关于电源的功率问题 闭合电路中的能量转化
电源提 供电能
外电路消 耗的能量
内电路消 耗的电能
电源的三个功率以及关系
(a)电源总功率：P总 IE
(b)外电路功率：P出
I
U
E2 R (R r)2
(c)内电阻功率：P内 I U内 I2 r (d )三个功率关系：P总＝P出＋P内