高中物理《闭合电路欧姆定律》学案6 新人教版选修3-1

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1、同步导学第2章、第07节闭合电路欧姆定律【知能准备】1.内、外电路：、导线组成外电路，是内电路。在外电路中，沿电流方向电势。2.闭合电路的电流跟电源电动势成，跟内、外电路的电阻之和成。这个结论叫做闭合电路欧姆定律。3.电动势和电压：断路时的路端电压电源电动势；闭合电路中，电动势等于电势降落之和。【同步导学】1.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：（1）外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高；

2、（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，I=(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.例1有电路如图所示，R1=3000Ω，VA是内阻为6000Ω的电压表，VB是内阻为3000Ω的电压表。已知：S1断开、S2接到A时，电压表读数是4V；S1接通、S2接到A时，电压表读数是8V；S1接通、S2接到B时，电压表读数是7.5V.求R的值.（例1）解析：设电源电动势为E，内阻为r.R1与RA的并联总

3、电阻为RA1=2000　Ω，R1与RB的并联总电阻为RＢ1=1500Ω.当S1断开、S2接A时，根据分压原理有①当S1接通、S2接到A时，R被短路，同理有②18用心爱心专心当S1接通、S2接到B时，同理还有③由②和③式可得：E=10V，R2＋r=500Ω，然后代入①式可得R=2500Ω.2.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

4、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I=.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)例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2.0Ω，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，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出

5、功率最大时是_______W。（例2）解析：由图象可知蓄电池的电动势为20V，由斜率关系知外电阻阻值为6Ω。用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2Ω，因此输出功率最大为50W。例3在图（A）所示的电路中，电源电动势E=8V，内阻一定，红、绿灯的电阻分别为Rr=4Ω,Rg=8Ω，其他电阻R1=4Ω，R2=2Ω，R3=6Ω，电压表读数U0=6.0V，经过一段时间发现红灯变亮，绿灯变暗.问：（1）若电压表读数变为U1=6.4V，试分析电路中R1、R2、R3哪个电阻发生了断路或短路故障？（2）若红灯变亮，绿灯变暗

6、而电压表读数变为U2=5.85V，试分析电路中R1、R2、R3哪个电阻发生了断路或短路故障.18用心爱心专心（例3）解析：这个电路较为复杂，先将它等效变换成串、并联明显的电路如图（B）所示，再进行分析.问题（1）中电压表读数变大可知路端电压增大，说明外电阻增大，即电阻发生断路；又红灯变亮、绿灯变暗说明红灯所处部分电阻增大，即RAB变大.由于只有一个电阻，即为R1断路.由问题（2）知路端电压减小，说明外电阻减小，即电阻发生短路；又红灯变亮，绿灯变暗，说明绿灯所在处的那部分电路电阻减小了，即RBC减小，故R2、

7、R3中必有一个短路，究竟是哪一个？在没有其他测试条件下可通过计算求得：电池内阻r=Ω=2Ω再求出RBC，解得RBC=3.4Ω，判断为R2短路.3.闭合电路中的电功率和电源的效率闭合电路的欧姆定律就是能的转化和守恒定律在闭合电路的反映.由E=U＋U′可得EI=UI+U′I或EIt=UIt+U′It（1）电源的总功率：P=EI=I（U+U′)若外电路是纯电阻电路，还有P=I2（R+r)=(2)电源内部消耗的功率：P内=I2r=U′I=(3)电源的输出功率：P出=P总-P内=EI-I2r=

8、UI若外电路为纯电阻电路，还有P出=I2R（4）电源的效率：（最后一个等号只适用于纯电阻电路）电源的输出功率，可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大，为。18用心爱心专心例4在图所示电路中，电源直流发电机E=250V，r=3Ω，R1=R2=1Ω，电热器组中装有50只完全相同的电热器，每只电热器的额定电压为200V，额定功率为1000W，其他电阻不计，