2017_2018学年高中物理第二章恒定电流第9讲闭合电路的欧姆定律学案新人教版选修3_1

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1、闭合电路的欧姆定律[目标定位]　1.了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2.掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系．一、闭合电路的欧姆定律1．内、外电路(1)概念：内电路是电源内部电路，外电路是电源外部电路．(2)特点：外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低；内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高．2．闭合电路的欧姆定律(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＝①或E＝IR＋Ir②或E＝U外＋U内．③(3

2、)适用条件：①、②适用于外电路为纯电阻电路，③适用于一切电路．深度思考我们用电压表直接连接电源的两端，电压表的读数________(填“大于”、“小于”或“等于”)电源电动势．为什么？答案　小于　因为电源也有内阻，用电压表和电源正、负极相连时，相当于电源与电压表串联，电压表读数是路端电压，小于电源电动势．例1　在图1所示的电路中，R1＝9Ω，R2＝5Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8V．求电源的电动势和内电阻．图1解析　当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5A，由闭合电路欧

3、姆定律得：E＝I1(R2＋r)代入数据得：E＝0.5(5＋r)①当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流I2＝＝A＝0.2A由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R2＋R1＋r)E＝0.2(14＋r)②联立①②得：E＝3V，r＝1Ω答案　3V　1Ω应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应认清各元件之间的串、并联关系，然后根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流.特别要注意电压表测量哪一部分电压，电流表测量哪个电路的电流.针对训练　如图2所示，电源电动势为6V，内阻为1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑动变阻器R3的阻值变化范围为0～10Ω，求电路的总

4、电流的取值范围．图2答案　0.55～1A解析　当R3阻值为零时，R2被短路，外电阻最小，电路的总电流最大．R外＝R1＝5Ω，I＝＝A＝1A.当R3阻值为10Ω时，外电阻最大，电路的总电流最小．R并＝＝5Ω，R外′＝R1＋R并＝10Ω，I′＝＝A≈0.55A.二、路端电压与负载的关系1．路端电压的表达式：U＝E－Ir.2．路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R增大时，电流I减小，路端电压增大．(2)当外电阻R减小时，电流I增大，路端电压减小．(3)两个特例：外电路断开时，R→∞，I＝0，U＝E，据此特点可测电源电动势．外电路短路时，R＝0，I＝，U＝0，据此特点可以

5、理解不允许将电源两端用导线直接连接的原因．3．外电压U与电流I的关系由U＝E－Ir可知，U－I图象是一条斜向下的直线，如图3所示．图3(1)图象中U轴截距E表示电源的电动势．(2)I轴截距I0等于短路电流．(3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即r＝

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7、.注意：若纵坐标上的取值不是从零开始，则横坐标截距不表示短路电流，但斜率的绝对值仍然等于内阻．例2　(多选)如图4所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论正确的是(　　)图4A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω解析　UI图象在纵轴上的截

8、距等于电源的电动势，即E＝6.0V，因为该电源的UI图象的纵轴坐标不是从零开始的，所以横轴上的截距0.5A并不是电源的短路电流，电源的内阻应按斜率的绝对值计算，即r＝

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10、＝Ω＝2Ω.由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3A时，外电阻R＝－r＝18Ω.故选项A、D正确．答案　AD三、闭合电路的功率1．电源的功率：就是电源提供的总功率，即电源将其他形式的能转化为电能的功率，也叫电源消耗的功率P总＝EI.2．电源输出功率：整个外电路上消耗的电功率P出＝UI.3．电源内耗功率：内电路上消耗的电功率，即电源内阻的发热功率P内＝U内I＝I2r.4．闭合电路的功率关系：(1)功率关系

11、：IE＝IU＋I2r或E＝IU外＋IU内．(2)能量关系：IUt＝I2Rt＋I2rt，此表达式反映了电源克服静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和．例3　如图5所示，电源电动势E＝10V，内阻r＝0.5Ω，标有“8V　16W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机线圈的电阻R0＝1Ω，求：图5(1)电源的总功率；(2)电动机的输出功率．解析　(1)L正常发光，路端电压等于灯泡额定电压8V.内电压U内＝(10－8)V＝2V，则总电流I＝＝4A，电源总功率为P电＝IE＝4×10W＝40W.(2)流经电动机的电流IM＝I－＝2A.输入电动机的总功率PM总＝U·I