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【金版新学案】2013-2014学年高中物理同步配套辅导与检测（粤教版，选修3-1）：第二章第三节研究闭合电路（33张ppt）

上传时间: 2014-08-17

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第三节　研究闭合电路

电路

1．了解内电路、外电路，知道电动势等于内外电路电动势降落之和．

2．掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及物理意义．

3．会用定律分析路端电压与负载的关系．

1．内电路和外电路

(1)内电路：________；

内电压：________，符号：________；

内阻：________，符号：________.

(2)外电路：________；

路端电压：________，符号：________；

外电阻：________，符号：________.

答案：1．(1)电源内部的电路　内电路电压　U内　电源内部的电阻　r　

(2)电源外部的电路　外电路的电压(路端电压)　U外　外电路上的电阻　R　

(3)在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下，由________，在电源内，非静电力把正电荷由________．

正电荷在静电力的作用下从电势________的位置向电势________的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是________，所以在外电路中，沿电流方向电势________．

答案：(3)正极移向负极　负极移到正极　高　低　

电流的方向　降低

2．闭合电路的欧姆定律

(1)内容：________________________________________________________________________.

(2)表达式：_______，常用的变式：_______或________其中R为外电路的等效总电阻，电阻r为内电路的电阻．

考点一　路端电压U随外电阻R变化的讨论

电源的电动势和内电阻是由电源本身决定的，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：有 R或U＝E－Ir

1．外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；

2．外电路断开时，R＝∞，路端电压U＝E；

3．外电路短路时，R＝0，U＝0， (短路电流)，短路电流由电源电动势和内阻共同决定，由于r一般很小，短路电流往往很大，极易烧坏电源或线路而引起火灾．

（双选）在闭合电路中，下列叙述正确的是(　　)

A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比

B．当外电路断开时，路端电压等于零

C．当外电路短路时，电路中的电流趋近于∞

D．当外电阻增大时，路端电压也增大

练习

1．（双选）关于闭合电路，下列说法中正确的是(　　)

A．闭合电路中，电流总是从电势高的地方流向电势低的地方

B．闭合电路中，电源的路端电压越大，电路的电流就越大

C．闭合电路中，电流越小，电源的路端电压就越大

D．闭合电路中，外电阻越大，电源的路端电压就越大

解析：在闭合电路中在电源内部由于非静电力做功电流从电势低的地方流向电势高的地方，A错；由U＝E－Ir可知路端电压越大，电流越小，B错，C对，而 R，当外电阻增大时，路端电压也增大，D对．

答案：CD

考点二　路端电压与电流的关系

闭合电路欧姆定律可变形为U＝E－Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U与总电流I的关系图线，如图所示．依据公式或图线可知：

(1)路端电压随总电流的增大而减小；

(2)电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U-I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势；

(3)路端电压为零时，即外电路短路时的电流 .图线斜率绝对值在数值上等于内电阻

(4)电源的U-I图象反映了电源的特征(电动势E、内阻r)．

下图中，R1＝14Ω，R2＝9Ω，当开关S切换到位置1时，电流表的读数为I1＝0.2 A；当开关S切换到位置2时，电流表的读数为I2＝0.3 A，求电源的电动势E和内阻r.

解析：根据闭合电路欧姆定律可列出方程：

E＝I1R1＋I1r

E＝I2R2＋I2r

消去E，得到r＝(I2R2－ I1R1)/(I1－ I2)＝1 Ω

将r带入上面任意一式可得：E＝3 V

答案：3 V　1 Ω

练习

2．如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线．若已知该蓄电池组的内阻为2.0 Ω，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，可任意选取其中的若干只进行组合，用3只这种电阻并联作为外电阻，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是________ W.

解析：由图象可知蓄电池的电动势为20 V，由斜率关系知外电阻阻值为6 Ω.用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2 Ω，因此输出功率最大为50 W.

答案：6Ω　50 W

一、闭合电路中局部电阻的变化而引起电流、电压的变化是典型的电路的动态变化问题．

闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化．

讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系．

以下图电路为例：设R1增大，总电阻一定增大；由，I一定减小；由U＝E－Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大；由I3＝I－I4，I3、U3一定减小；由U2＝U－U3，U2、I2一定增大；由I1＝I3 －I2，I1一定减小．总结规律如下：

1.总电路上R增大时总电流I减小，路端电压U增大；

2.和变化电阻有串联关系的(通过变化电阻的电流也通过该电阻)看电流(即总电流减小时，该电阻的电流、电压都减小)；

3.和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时，该电阻的电流、电压都增大)．

此类问题应在明确各用电器或电表所对应的电流、电压的基础上，按局部→(R的变化)全局(I总、U端的变化)→局部(U分、I分的变化)的逻辑思维进行分析推理，使得出的每一个结论都有依据，这样才能得出正确的判断．

如图所示，A、B、C三只电灯均能发光，当把滑动变阻器的触头P向下滑动时，三只电灯亮度的变化是(　　)

A．A、B、C都变亮

B．A、B变亮，C变暗

C．A、C变亮，B变暗

D．A变亮，B、C变暗

解析：滑动变阻器的触头P向下滑动时，滑动变阻器连入电路的阻值R减小，所以电路总阻值R总减小，由闭合电路欧姆定律知总电流( )变大，通过A的电流增大，A两端的电压UA增大，故A变亮；由于I总变大，所以内阻上的电压(U内＝I总r)变大，所以C上的电压(UC＝E－UA－U内)变小，通过C的电流IC变小，所以C变暗；由于I总变大，IC变小，所以通过B的电流(IB＝I总－IC)一定增大，B灯变亮，选B.

答案：B

点评：基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串、并联规律判知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判知I总和U路端的变化情况，最后由部分电路的欧姆定律判知各分量的变化情况．

练习

3．如图电路中，当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为(　　)

A．电压表示数增大，电流表示数减少

B．电压表示数减少，电流表示数增大

C．两电表示数都增大

D．两电表示数都减少

解析：当滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程时，滑动变阻器电阻变大，引起R总变大，由可知总电流变小，由U＝E－Ir得路端电压增大，电压表读数变大，干路电流减小，R1两端电压减小，R2两端电流增大，电流增大，由I干＝I2＋I滑，并联的滑动变阻器的电流减小．

答案：A

二、解答闭合电路问题的一般步骤

首先要认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时，应进行电路变换，画出等效电路图．解题关键是求总电流I，求总电流的具体方法是：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律( )直接求出I；若内外电路上有多个电阻值未知，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I；当以上两种方法都行不通时，可以应用联立方程求出I.；求出总电流后，再根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流．

如图所示电动势为2 V的电源跟一个阻值R＝9 Ω的电阻接成闭合电路，测得电源两端电压为1.8 V，求电源的内阻．

练习

4．如右图所示，一个变阻箱与电流表串联后接到电源上，用一个电压表直接连接在电源两端，开关S闭合后调整变阻箱的阻值，发现电路中的电流为0.4 A时，电压表的示数为2.8 V，当电阻变小电流变为0.6 A时，电压表示数为2.7 V．求：电源的电动势和内电阻．

解析：U1＝E－I1r①

得2.8＝E－0.4 r

U2＝E－I2r②

得2.7＝E－0.6 r

由①②解得：r＝0.5 Ω　E＝3 V

答案：r＝0.5 Ω　E＝3 V

祝

您

学业有成

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