闭合电路的欧姆定律Word文档下载推荐.docx
- 文档编号:21089195
- 上传时间:2023-01-27
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:362.90KB
闭合电路的欧姆定律Word文档下载推荐.docx
《闭合电路的欧姆定律Word文档下载推荐.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《闭合电路的欧姆定律Word文档下载推荐.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
6.电源的U-I图象
如图所示为U-I图象,图中U表示,I表示,由U=知,图象为________,与纵轴交点为电源的_____________,
与横轴交点为__________,直线的斜率的大小表示__________。
试画出电源
的内阻为0的U—I图,电源内阻为零,则EU(填大于、等于、小于,
其中U为路端电压)
即时应用
如右图所示的电路中,当K闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)
的示数各为1.6V和0.4A.当K断开时,它们的示数各改变0.1V和
0.1A,求电源的电动势.
部分电路欧姆定律的U-I图象、伏安特性曲线I-U图象与闭合电路的U-I曲线有何区别?
图象
物理意义
说明
画出纯电阻的
U-I图象
纯电阻:
反映I跟U
的比关系
图象的斜率表示导体的,斜率越大,越大。
而非纯电阻:
表示电阻
画出纯电阻
I-U图象
反映导体的特性,图象是表示导体为线性元件,表示导体为非线性元件
图象为导体的电阻,而非纯电阻则
是表示电阻,斜率越大,电阻越
画出电源
的闭合电
路U-
I图象
表示电源的输出特性,纵轴截距为电源,横轴截距为。
图象斜率的绝对值表示电源的(注意纵坐标数值在坐标原点是否从零值开始),用r=计算
(二)、闭合电路中的几种功率和电源的效率
1.电源向整个电路提供的总电功率P总===
随变化而变化.
2.电源内部的发热功率P内==。
3、适用于所有电路的能量守恒方程是:
。
4.电源的输出功率即外电路消耗的电功率:
P外P出IU外P总-P内IE-I2r.
以上三式适用于电路.
当外电路为纯电阻时P总==
P出=由此
式可以看出当R=时,电源的输出功率最大,最大输出功率为Pm=
P出与R的关系如图所示.
(1)当断路时:
I=,P=
(2)短路时:
U=,P=。
(3)输出功率随外电阻的变化规律是(只适用于纯电阻电路,外电阻为R,内电阻为r):
当R<r时,随R的增大,P;
当R=r时,电源的输出功率,为,此时电源的效率为;
当R>r时,随R的增大,P;
特别提醒:
当P出<Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,
5.电源的效率:
η=
=
对纯电阻电路η=
.
可见,外电阻R越大,电源的效率越高,当电源有最大输出功率时,η=50%,此时电源的效率并不最高.
(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,定值电阻的电流最大时,消耗功率最大.
(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作内阻.
即时应用(即时突破,小试牛刀).如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源的电动势,r为电源内阻,以下说法中正确的是( )
A.当R2=R1+r时,R2上获得最大功率
B.当R1=R2+r时,R1上获得最大功率
C.当R2=0时,R1上获得最大功率
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
二、例题分析
例1、(闭合电路中的能量转化关系)如图所示,电动势为E,内阻为r
的电池与固定电阻R0、可变电阻R串联,设R=2r、R0=r当变阻
器的滑片从左向右滑时,下列各物理量之中随之减小的是
A、电池的输出功率B、变阻器消耗的功率
C、固定电阻R0消耗的功率D、电池内阻上消耗的功率
2、变化电路的讨论:
动态电路的分析有哪些方法?
(1)电路局部变化引起电路的总电阻的变化规律
①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)而其他电阻不变时,电路的总电阻一定增大(或减小)。
②若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;
若开关的通断使并联的
用电器增多时,总电阻减小。
③如图所示:
分压器电路,设与灯泡
并联部分的变阻器电阻为R1,
则
R总=R-R1+R1RL/(R1+RL)=R- 由上式看出R1增大,
R总减小,当R1减小时,R总增大,即:
分压器总电阻与串联部分电阻变化相同。
也可用具体数值判定:
如取R=10ΩRL=10Ω则滑片到R的最左端时,R总=5Ω,滑片到R的中点时,R总=8.33Ω,滑片滑到R的右端时,R总=10Ω。
可知:
滑片向右滑时,总电阻变大。
(2)根据欧姆定律及串、并联电路的性质,来分析电路中某一变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化情况,常见方法如下:
①程序法:
基本思路是部分→整体→部分,无论电阻是串联还是并联,只要有一个电阻变大(或变小),R总一定变大(或变小),再由欧姆定律判断知,I总和U端的变化情况,先确定串联电路定值电阻两端电压,再根据U端=U1+U2+…判定并联电路的电压,最后由部分电路欧姆定律判断各部分物理量的变化情况。
②此类题型还可用“并同串反”规律判断。
所谓“并同”,即某一电阻增大时,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大,某一电阻减小,与它并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。
所谓“串反”,即某一电阻增大时,与它串联的电阻中的电流、两端电压,电功率都将减小。
要注意“并同串反”的规律仅作为一种解题技巧供参考。
③极限法:
因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将变阻器的滑动端分别滑至两个极端和中点讨论
④特殊值法:
对于某些双臂环路问题,可以代入特殊值去判定。
从而找出结论。
例2、如图所示电路中,当变阻器的滑动触头P向下
端移动时()
A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,
电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小
变式练习:
如图所示,电源电动势为E,内电阻为r。
当滑动变
阻器的触片P从右端滑到左端时,发现电压表V1、V2示数变
化的绝对值分别为ΔU1和ΔU2,下列说法中正确的是()
A.小灯泡L1、L3变暗,L2变亮C.ΔU1<
ΔU2
B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮D.ΔU1>
ΔU2
3.电路的分析和计算
例3、一个最大允许通过电流为2A的电源和一个滑动变阻器,
接成如图甲所示的电路,变阻器最大阻值为R0=22Ω,电源
路端电压U随外阻R变化的规律如图乙所示,图中U=12V的
直线为图象的渐近线,试求:
(1)电源电动势和内电阻;
(2)A、B空载时输出电压的范围;
(3)若要保证变阻器的滑片能任意滑动,A、B两端所接负载的最小电阻为多大?
在图所示电路中,R1、R2均为定值电阻,且
R1=100Ω,R2的阻值未知,R3是一滑动变阻器,当其滑
键从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的端电压随电
流I的变化图线如图。
其中图线上的A、B两点是滑键在
变阻器的两个不同端点时分别得到的。
求:
(1)电源的电动势和内电阻;
(2)定值电阻R2的阻值;
(3)滑动变阻器R3的最大值。
4.常见的电路故障问题:
根据观察现象,分析推断故障
怎样解答电路故障问题?
(1)常见的故障现象
断路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大,此时无电流通过,若电源正常时,即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上,指针发生偏转,则该段电路断路,如电路中只有该一处断路,整个电路的电势全部降落在该处,其他各处均无电势降落(即电压表不偏转)。
短路:
是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零,此时电路两点间无电势降落,用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮,但电源易被烧坏)
(2)检查电路故障的常用方法
电压表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电压表测量各部分电路上的电压,通过对测量电压值的分析,就可以确定故障。
在用电压表检查时,一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求。
电流表检查法:
当电路中接有电源时,可以用电流表测量各部分电路上的电流,通过对测量电流值的分析,就可以确定故障。
在用电流表检查时,一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求。
欧姆表检查法:
当电路中断开电源后,可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻,通过对测量电阻值的分析,就可以确定故障,在用欧姆表检查时,一定要注意切断电源。
假设法:
已知电路发生某种故障,寻找故障发生的位置时,可将整个电路划分为若干部分;
然后逐一假设某部分电路发生故障,运用欧姆定律进行正向推理,推理结果若与题述物理现象不符合,则故障不是发生在这部分电路;
若推理结果与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路,直到找出发生故障的全部可能为止,亦称排除法。
(3)常见故障电路问题的分类解析
①给定可能故障现象,确定检查方法②给定测量值,分析推断故障
③根据观察现象,分析推断故障④根据故障,分析推断可能观察到的现象
例4、如图所示的电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,
由于电路出现故障,突然发现灯L1变亮,灯L2变暗,电
流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()
A.R1断路B.R2断路C.R3短路D.R4短路
如图所示为一电路板的示意图,a、b、c、d为
接线柱,a、d与220V的交流电源连接,ab间、bc间、cd
间分别连接一个电阻。
现发现电路中没有电流,为检查电路
故障,用一交流电压表分别测得b、d两点间以及a、c两点
间的电压均为220V。
由此可知()
A.ab间电路通,cd间电路不通B.ab间电路不通,bc间电路通
C.ab间电路通,bc间电路不通D.bc间电路不通,cd间电路通
5、含电容器电路的分析与计算
(1).分析和计算含有电容器的直流电路时,注意以下三个方面
①电路稳定后,电容器所在支路相当于断路.因此,该支路上的电阻两端无电压,该电阻相当于导线.
②当电容器与电阻并联后接入电路时,电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等.
③电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充放电,如果电容器两端的电压升高,电容器将充电,反之电容器放电.通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化.
(2).解答含电容电路问题的步骤
(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况.
(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解.
(1)当电容器充电或放电时,有电容器的支路有充、放电电流.
(2)当电路稳定时,电容器在电路中相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处电路看做是断路状态,画等效电路时,可将有电容器的支路去掉
例5、如图所示,电路中E=10V,R1=4Ω,R2=6Ω,
C=30μF.电池内阻可忽略.
(1)闭合开关S,求稳定后通过
R1的电流.
(2)然后将开关S断开,求这以后通过R1的总电量.
变式训练:
如图所示电路中,电源电动势为E,内电阻为r,
在平行板电容器C中恰好有一带电粒子处于悬空静止状态,当
变阻器R0的滑动端向左移动时,带电粒子将( )
A.向上运动 B.向下运动
C.静止不动D.不能确定运动状态的变化
6、闭合电路与非线性电阻电路的结合:
例6、如图是汽车电动机与车灯构成的电路图。
汽车电动机启动时,
车灯会瞬时变暗,在打开车灯的情况下,电动机未启动时,电流表
读数为10A,电动机启动时电流表读数为58A,若电源电动势为
12.5V,内阻为0.05Ω,电流表内阻不计,则因电动机启动,车灯
的功率降低了
A、35.8WB、43.2WC、48.2WD、76.8W
变式题如图电解槽A和电炉B并联后接到同一电源上,电源内阻
r=1Ω,电炉电阻R=19Ω,电解槽电阻R0=0.5Ω,当S1闭合、S2
断开时,电炉消耗功率684W;
S1、S2都闭合时电炉消耗的功率
475W,(电炉电阻可看作不变)试求:
(1)电源的电动势
(2)S1、S2都闭合时,流过电解槽的电流的大小
(3)S1、S2都闭合时,电解槽中电能转化为化学能的功率
三、课时练习
1、E表示电动势,U表示外电压,U′表示内电压,R表示外电阻,r表示内电阻,I表示电流,若外电路为非纯电阻电路,下列各式中正确的是,若外电路为纯电阻电路,下列各式中正确的又是
A、U′=IRB、U′=E—UC、U=E+IrD、U=RE/(R+r)
2、如右图所示,用两节干电池点亮几个小灯泡,当逐一闭合开关,
接入灯泡增多时,以下说法正确的是( )
A.灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗B.灯多时各灯两端的电压较低
C.灯多时通过电池的电流较大D.灯多时通过各灯的电流较大
3、如图甲为某热敏电阻(电阻随温度的改变而改变,且对温度很敏感)的I-U关系曲线图.
在图乙所示的电路中,电源电压
恒为9V,电流表读数为70mA,
定值电阻R1=250,由热敏电阻
的I-U关系曲线可知,热敏电阻
两端的电压为_____V,电阻R2
的阻值为_____.
4、如右图所示的电路中,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( )
A.U1变大,U2变小 B.U1变大,U2变大
C.U1变大,U2变小 D.U1变小,U2变大
5、如右图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的
电阻R1、R2和R3的阻值都相同,在开关S处于闭合状态下,若将
开关S1由位置1切换到位置2,则( )
A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大
C.电阻R2两端的电压变大D.电池的效率变大
6、一个T型电路如图所示,电路中的电阻R1=10Ω,R2=120Ω,R3=40Ω,另有一测试电源,电动势为E=100V,内阻忽略不计,则()
A、当CD端短路时,AB之间的等效电阻是40Ω,
B、当AB端短路时,CD间的等效电阻为40Ω
C、当AB两端接通测试电源时,CD两端的电压为80V
D、当CD两端接通测试电源时,AB两端的电压为80V
7、如图所示的电路中,闭合开关S后,灯A和B都正常发光,
后来由于某种故障使灯B突然变亮,电压表读数增加,由此推
断这故障可能是
A、A灯丝烧断,B、电阻R2断路,
C、电阻R2短路,D、电阻R1短路
8、如图甲示,电路中的电阻R1、R2是阻值不随温度变化的定值
电阻,阻值均为100Ω,白炽灯泡的伏安特性曲线如图乙I—U图
线所示,电源电动势E=100V,电阻不计,求
(1)当开关S断开时,灯泡两端的电压和通过灯的电流以及
灯的实际功率
(2)当开关S闭合时,灯泡两端的电压
和通过灯的电流以及灯的实际功率
9、如图示电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计,电阻阻
值分别为R1=2.4k,R2=4.8k,电容器电容C=4.7F.闭合开关S,待
电流稳定后,用电压表测R1两端电压,其稳定值为1.50V.求:
(1)该电压表的内阻为多大?
(2)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?
10、如图所示,R为电阻箱,电压表为理想电压表,当电阻箱读数为R1=2Ω时,电压表读数为U1=4V;
当电阻箱读数为R2=5Ω时,电压表读数为U2=5V.求:
(1)电源的电动势E和内阻r;
(2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?
最大值Pm为多少?
11、
如图所示电路中,R1=R2=R3=1Ω,电压表内阻很大,
当S断开时,电压表示数为0.8V,当S闭合时,电压表示数
为1V,求电源的电动势与内阻.
12.一电源与电阻R组成串联电路,电源的路端电压U随电流的变化
图线及外电阻的U-I图线分别如右图所示,求:
(1)电源的电动势和内阻;
(2)电源的路端电压;
(3)电源的输出功率.
答案
1、
(1)电能
(2)电路断开时
2、
(1)①内部内电阻升高内电压②外部降低外电压或路端电压
(2)E=U外+U内
3、答案:
总和I2Rt+I2rt
4、
(1)电动势正比反比
(2)I=(3)纯电阻
①纯电阻②纯电阻非纯电阻
5、答案E-Ir
(1)减小减小增大0E
(2)增大增大减小E/r0
②电源有内阻。
6、答案电源的路端电压外电路的总电流E-Ir直线
电动势短路电流电源的内阻
等于
解析:
当K闭合时,R1、R2并联接入电路,
U=E-Ir即E=1.6+0.4r①
当K断开时,只有R1接入电路,外电阻变大,干路电流减小,路端电压增大
由U=E-Ir有
E=(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r②
由①②得:
E=2V,r=1Ω.
答案:
2V
变式训练解析:
当S断开时,R1与R2串联组成外电路
I1=
E=I1(R1+R2+r)
当S闭合时,R2与R3并联,然后与R1串联组成外电路,且电压表仍测R1两端电压
I1′=
E=I1′(
+R1+r)
代入已知数据联立解得E=2V,r=0.5Ω.
.部分电路欧姆定律的U-I图象、伏安特性曲线I-U图象与闭合电路的U-I曲线有何区别?
画出纯电阻的U-I图
象
正比
电阻电阻
与坐标原点连线的斜率
画出纯电阻I-U图象
伏安直线曲线
斜率的倒数
与坐标原点连线的斜率的倒数大
画出电源的闭
合电路U-I图象
电源的输出,电动势,
短路电流
内阻
r=△U/△I
二、闭合电路中的几种功率和电源的效率答案
1、EI=IU+IU'
=P出+P内电流
2、I2r=IU'
=P总-P出
3、EI=IU+IU'
=IU+I2r
4、====
任何电路
IE=
P外=I2R=
R=
R=r
(1)00
(2)00(3)增大最大0.5减小
即时应用答案:
AC
二、例题分析答案
例1答案B
例2A
变式练习BD
例3答案:
(1)12V2Ω
(2)0~11V(3)4.9Ω
变式练习答案
(1)20V20Ω
(2)5Ω(3)300Ω
例4A
变式练习CD
例5、【自主解答】
(1)电路稳定后,电容器所在的支路上无电流通过,因此R1与R2串联,C两端的电压即为R2两端的电压.
由欧姆定律得通过R1的电流I=
A=1A.
(2)C两端电压U1=IR2=6V
C所带电量Q1=CU1=30×
10-6×
6C=1.8×
10-4C
开关S断开稳定后,总电流为零,电容器两端电压为E,所带电量Q2=CE=30×
10C=3×
通过R1的电量,即为电容器增加的电量
ΔQ=Q2-Q1=1.2×
10-4C.
【答案】
(1)1A
(2)1.2×
【规律总结】 处于稳定状态时,电容器相当于断路,与之串联的电阻不降压;
电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压.
选B.当滑动触头向左移动时R0变大,则总电流变小,R两端的电压变小,电容器中的场强变小,所以粒子将向下运动,故B正确.
例6答案B
变式题答案
(1)120V
(2)20A(3)1700W
三、课时练习答案
1、答案BBD
2、解析:
由于电灯并联在电路中,所以接入电路的电灯越多,总电阻越小,电路的总电流越大,选项C正确.电源的内电压越大,路端电压越低,选项B正确,流过每个灯的电流越小,每个电灯越暗,选项A正确,选项D错.
ABC
3、答案5.4106
4、解析:
当P向b移动时,电路中总电阻变大,由闭合电路
的欧姆定律可知电路中总电流I变小,由欧姆定律得U2=IR
变小,再由闭合电路欧姆定律得U1=E-Ir变大,故本题应选A.
A
5、
B
6、答案AC
7、答案B
8、答案
(1)0.60A24W
(2)0.46A12.42W
9、答案
(1)4.8k
(2)增加了2.35×
10-6C
10
11、解析:
12、解析:
(1)由题图所示U-I图线知:
电源电动势
(2)由图象知:
电源与电阻串联电流I=1A,此时对应路端电压U=3V
(3)由图象知R=3Ω.故P出=I2R=3W.
(1)4V,1Ω
(2)3V (3)3W
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 闭合电路 欧姆定律