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物理27《闭合电路的欧姆定律》基础知识讲解课件(新人教版选修31)

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闭合电路的欧姆定律
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第七节 闭合电路的欧姆定律 2020 5 23 学习目标 1 能够推导出闭合电路的欧 姆定律及其公式 知道电源的电动势等于内 外 电路上电势降落之和 2 理解路端电压与负载的关系 并能 用欧姆定律进行电路的分析和计算 3 掌握电源的功率 输出功率及内阻 的消耗功率 并能熟练地用能的观点来解决 闭合电路的有关问题 2020 5 23 重点难点 闭合电路欧姆定律的理解和 应用 易错问题 路端电压与电动势的关系 2020 5 23 一 闭合电路的欧姆定律 1 闭合电路组成 1 外电路 是指电源外部的电路 在外 电路中 沿电流方向电势 2 内电路 是指电源内部的电路 在内 电路中 沿电流方向电势 降低 升高 2020 5 23 2 闭合电路中的能量转化 如图2 7 1所示 电路中电流为I 在 时间 t内 非静电力所做的功等于内外电路 中电能转化为其他形式的能的总和 即EIt 图图2 7 1 I2Rt I2rt 2020 5 23 3 闭合电路的欧姆定律 1 内容 闭合电路里的电流 跟电源 的电动势 成 跟内 外电路的电阻 之和成 2 公式 I 3 适用范围 电路 4 常用的变形公式及适用范围 公式 E U内或U 适用范围 任何闭合电路 正比反比 纯电阻 U外 E Ir 2020 5 23 二 路端电压与负载的关系 1 路端电压与电流的关系 1 公式 U 2 图象 U I图象 如图2 7 2所示是 一条倾斜的直线 该直线与纵轴交点的坐标 表示 斜率的绝对值表示 图图2 7 2 E Ir 电动势 内阻 2020 5 23 2 路端电压随外电阻的变化规律 1 外电阻R增大时 电流I 外电 压U 当R增大到无限大 断路 时 I U 2 外电阻R减小时 电流I 外电 压U 当R减小到零时 I U 减小增大 0E 增大减小 E r 0 2020 5 23 一 闭合电路欧姆定律的应用 1 解决闭合电路问题的一般步骤 1 认清外电路上各元件的串 并联关系 必要时需画出等效电路图帮助分析 要特 别注意电流表和电压表所对应的电路 2020 5 23 2 求总电 流I 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 路的欧姆定律直接求出 若内外电路上有 多个未知电阻 可利用某一部分电路的已 知电流和电压 求总电 流I 当以上方法都行 不通时 可以应用联立方程求出I 3 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 2020 5 23 4 当外电路含有非纯电 阻元件时 如电 动机 电解槽等 不能应用闭合电路的欧 姆定律求解干路电流 也不能应用部分电 路欧姆定律求解该部分的电流 若需要时 只能根据串 并联的特点或能量守恒定律 计算 2020 5 23 2 闭合电路的动态分析问题 闭合电路中由于局部电阻变化 或开关 的通断 引起各部分电压 电流 或灯泡明暗 发生变化的问题 分析的基本步骤是 1 认识电 路 明确各部分电路的串 并联关系及电流表或电压 表的测量对象 2 由局部电阻变化判断总电 阻的变化 2020 5 23 3 由判断总电 流的变化 4 据U E Ir判断路端电压 的变化 5 由欧姆定律及串 并联电 路的规律 判断各部分电路电压 及电流的变化 2020 5 23 1 在闭合电路中 任何一个电阻的增 大 或减小 将引起电路总电阻的增大 或减 小 该电阻两端的电压一定会增大 或减小 通过该电阻的电流一定会减小 或增大 2 讨论定值电阻上电压 电流 的变化时 可用部分电路欧姆定律分析 当讨论可变 电阻R上的电压 电流 变化时 不能再用I 分析 因它的电阻变化 电压也变化 I不 好确定 只能从串 并联的特点进行分析 2020 5 23 二 路端电压与电流的关系图象 1 由U E Ir可知给定的电源E r认为 不变 故U I图象为一条倾斜的直线 如 图2 7 3所示 图图2 7 3 2020 5 23 2020 5 23 2 电阻的U I图象与电源的U I图象 的比较 部分电路的欧姆 定律 闭合电路的欧姆 定律 U I图 象 2020 5 23 部分电路的欧姆 定律 闭合电路的欧姆 定律 研究 对象 对某一固定电阻 而言 两端电压 与通过的电流成 正比关系 对电 源进行研究 电源的外电压 随电流的变化关 系 图象 的 物理 意义 表示导体的性质 R R不随U与I的变 化而变化 表示电源的性质 图线 与纵轴 的 交点表示电动势 图线 斜率的绝 对值 表示电源的 内阻 2020 5 23 部分电路的 欧姆定律 闭合电路 的欧姆定 律 联系 电源的电动势 和内阻是 不变的 正是由于外电 阻R的变化才会引起外电 压U和总电 流I的变化 2020 5 23 电源的电动势和内阻由电源本身决定 不随外电路电阻的变化而变化 而电流 路 端电压是随着外电路电阻的变化而变化的 2020 5 23 三 闭合电路中的功率和效率 1 各部分功率关系分析 由EIt I2Rt I2rt知 EI I2R I2r 其中EI为电源的总功率 I2r为电源内耗 功率 I2R为外电路消耗功率 也是电源的 输出功率 2020 5 23 2020 5 23 2020 5 23 图2 7 4 2020 5 23 2020 5 23 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 消耗功率最大是当通过它的电流最大的时候 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 2020 5 23 四 含电容器电路的分析与计算 电容器是一个储存电能的元件 在直流 电路中 当电容器充放电时 电路里有充放 电电流 一旦电路达到稳定状态 电容器在 电路中就相当于一个阻值无限大的元件 在 电容器处电路看作是断路 画等效电路时 可以先把它去掉 若要求电容器所带电荷量 时 可在相应的位置补上 2020 5 23 1 分析和计算含有电容器的直流电路 时 注意把握以下三个方面 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 2020 5 23 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 2020 5 23 2 解答含电容器电路问题 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 2020 5 23
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