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1、第2講閉合電路歐姆定律知識(shí)梳理知識(shí)梳理一、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻一、電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1.電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)(1)電源:電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能電勢(shì)能的裝置。(2)電動(dòng)勢(shì):非靜電力搬運(yùn)電荷所做的功與搬運(yùn)的電荷量的比值,E=,單位:V。Wq(3)電動(dòng)勢(shì)的物理含義:電動(dòng)勢(shì)表示電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢(shì)能本領(lǐng)的大小,在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓。2.內(nèi)阻內(nèi)阻:電源內(nèi)部的電路叫內(nèi)電路內(nèi)電路,其也有電阻r,叫做電源的內(nèi)電阻內(nèi)電阻,它是電源的另一重要參數(shù)。二、閉合電路及其歐姆定律二、閉合電路及其歐姆定律1.閉合電路閉合電路(1)組成(2)內(nèi)、

2、外電壓的關(guān)系:E=U外外+U內(nèi)內(nèi)。:,:,()內(nèi)電路 電源內(nèi)部的電路 內(nèi)電阻所分擔(dān)的電壓稱(chēng)為內(nèi)電壓外電路 電源外部的電路 其兩端電壓稱(chēng)為外電壓 或路端電壓2.閉合電路歐姆定律閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比反比。(2)公式(3)路端電壓與外電阻的關(guān)系a.負(fù)載R增大I減小U內(nèi)減小減小U外增大增大,外電路斷路時(shí)(R無(wú)窮),I=0,U外=E。b.負(fù)載R減小I增大U內(nèi)增大增大U外減小減小,外電路短路時(shí)(R=0),I=,U內(nèi)=E。(4)U-I關(guān)系圖:由U=E-Ir可知,路端電壓隨著電路中電流的增大而減小:U()()EIRrEUU外內(nèi)只適用

3、于純電阻電路適用于任何電路Er-I關(guān)系圖線(xiàn)如圖所示。a.當(dāng)電路斷路即I=0時(shí),縱軸的截距為電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)。b.當(dāng)外電路電壓為U=0時(shí),橫軸的截距為短路電流短路電流。c.圖線(xiàn)的斜率的絕對(duì)值為電源的內(nèi)電阻內(nèi)電阻。1.有關(guān)電壓與電動(dòng)勢(shì)的說(shuō)法中正確的是()A.電壓與電動(dòng)勢(shì)的單位都是伏特,所以電動(dòng)勢(shì)與電壓是同一物理量的不同叫法B.電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓C.電動(dòng)勢(shì)公式E=中的W與電壓U=中的W是一樣的,都是靜電力做的功D.電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量WqWqD答案答案D電壓和電動(dòng)勢(shì)的單位雖然相同,但它們表示的意義不同,電壓是表示靜電力做功,將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的本領(lǐng)大小的

4、物理量;而電動(dòng)勢(shì)則表示電源把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)大小的物理量,故電壓和電動(dòng)勢(shì)是兩個(gè)不同的物理量,A、B錯(cuò),D正確;電動(dòng)勢(shì)E=中的W是非靜電力做功,電壓U=中的W是靜電力做功,C錯(cuò)。WqWq2.飛行器在太空飛行,主要靠太陽(yáng)能電池提供能量。若一太陽(yáng)能電池板,測(cè)得它的開(kāi)路電壓為800mV,短路電流為40mA。若將該電池板與一阻值為20的電阻器連成一閉合電路,則它的路端電壓是()A.0.10VB.0.20VC.0.30VD.0.40V答案答案D電源的開(kāi)路電壓等于電源電動(dòng)勢(shì),所以電動(dòng)勢(shì)E=800mV。由閉合電路歐姆定律得短路電流I短=,所以電源內(nèi)阻r=20,該電源與20的電阻連成閉合電路時(shí),電路中

5、電流I=mA=20mA,所以路端電壓U=IR=400mV=0.40V,D項(xiàng)正確。ErEI短33800 1040 10ERr8002020D深化拓展深化拓展考點(diǎn)一考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析電路的動(dòng)態(tài)分析考點(diǎn)二考點(diǎn)二電路中的功率及效率電路中的功率及效率考點(diǎn)三考點(diǎn)三電源和電阻的電源和電阻的U U- -I I圖像的比較圖像的比較考點(diǎn)四考點(diǎn)四含電容器電路的分析含電容器電路的分析考點(diǎn)五考點(diǎn)五電路故障檢測(cè)電路故障檢測(cè)深化拓展深化拓展考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析考點(diǎn)一電路的動(dòng)態(tài)分析1.程序法程序法:基本思路是“部分整體部分”,無(wú)論電阻間是串聯(lián)還是并聯(lián),只要有一個(gè)電阻變大(或變小),R總一定變大(或變小),再由歐姆定律判知I

6、總和U端的變化情況,先確定串聯(lián)在干路中定值電阻兩端的電壓,再根據(jù)U端=U1+U2+判定并聯(lián)電路的電壓,最后由部分電路歐姆定律判知各部分物理量的變化情況。2.“并同串反并同串反”法法:所謂“并同”,即某一電阻增大時(shí),與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大;某一電阻減小時(shí),與它并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。所謂“串反”,即某一電阻增大時(shí),與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小;某一電阻減小時(shí),與它串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大。要注意“并同串反”的規(guī)律僅作為一種解題技巧供參考。3.極限法極限法:因變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問(wèn)題,可將變阻器的滑動(dòng)端

7、分別滑至兩個(gè)極端去討論。4.特殊值法特殊值法:對(duì)于某些雙臂環(huán)路問(wèn)題,可以代入特殊值去判定,從而找出結(jié)論。1-1如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)為E,內(nèi)電阻為r,L為小燈泡(其燈絲電阻可以視為不變),R1和R2為定值電阻,R3為光敏電阻,其阻值的大小隨照射光強(qiáng)度的增強(qiáng)而減小。閉合開(kāi)關(guān)S后,將照射光強(qiáng)度增強(qiáng),則()DA.電路的路端電壓將增大B.燈泡L將變暗C.R2兩端的電壓將增大D.R1兩端的電壓將增大答案答案D光強(qiáng)度增加,R3減小,電路中的總電阻減小,總電流I增加,內(nèi)電壓增大,路端電壓U減小,A錯(cuò)誤。由UR1=IR1知R1兩端電壓增大,D正確。由UR2=U-UR1得R2兩端電壓減小,通過(guò)R2的電流減

8、小,則通過(guò)L的電流增加,燈泡L變亮,B、C錯(cuò)誤。1-2(2011北京理綜,17,6分)如圖所示電路,電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后,在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中()A.電壓表與電流表的示數(shù)都減小B.電壓表與電流表的示數(shù)都增大C.電壓表的示數(shù)增大,電流表的示數(shù)減小D.電壓表的示數(shù)減小,電流表的示數(shù)增大A答案答案A在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)過(guò)程中,其連入電路的有效電阻減小,則R總減小,由I=可知I增大,由U內(nèi)=Ir可知U內(nèi)增大,由E=U內(nèi)+U外可知U外減小,故電壓表示數(shù)減小。由U1=IR1可知增大,由U外=+U并可知U并減小,由I2=可知電流表示數(shù)變小,故A正確。ERr總1RU1RU2U

9、R并考點(diǎn)二電路中的功率及效率考點(diǎn)二電路中的功率及效率1.電源的功率電源的功率(1)電源的總功率任意電路:P總=EI=U外I+U內(nèi)I=P出+P內(nèi)。純電阻電路:P總=I2(R+r)=。(2)電源內(nèi)部消耗的功率:P內(nèi)=I2r=U內(nèi)I=P總-P出。(3)電源的輸出功率:任意電路:P出=UI=EI-I2r=P總-P內(nèi)。純電阻電路:P出=I2R=輸出功率隨R的變化關(guān)系:2ERr22()E RRr22()4ERrrRa.當(dāng)R=r時(shí),電源的輸出功率最大,為Pm=。b.當(dāng)Rr時(shí),隨著R的增大,輸出功率越來(lái)越小。c.當(dāng)Rr時(shí),隨著R的增大,輸出功率越來(lái)越大。d.P出R2,故R1接在電源上時(shí),電源的效率高,A項(xiàng)正確

10、,B項(xiàng)錯(cuò)誤;將電阻接在電源上,電阻的U-I圖線(xiàn)與電源的路端電壓和電流的關(guān)系圖線(xiàn)的交點(diǎn),表示將這個(gè)電阻接到此電源上的輸出電壓和電流,從圖像中可看出電流的數(shù)值,由于B、C圖線(xiàn)的斜率等于電阻的阻值,由圖像可知,R2與電源的內(nèi)阻相等,所以電源接R2時(shí)比接R1時(shí)輸出功率大,故C、D錯(cuò)。PP出總22()I RIRrRRr11rR考點(diǎn)四含電容器電路的分析考點(diǎn)四含電容器電路的分析1.電路穩(wěn)定后,由于電容器所在支路無(wú)電流通過(guò),所以在此支路中的電阻上無(wú)電壓降,因此電容器兩極板間的電壓就等于該支路兩端的電壓。2.當(dāng)電容器和電阻并聯(lián)后接入電路時(shí),電容器兩極板間的電壓與其并聯(lián)電阻兩端的電壓相等。3.電路的電流、電壓變化

11、時(shí),將會(huì)引起電容器的充(放)電。如果電容器兩端電壓升高,電容器將充電;如果電壓降低,電容器將通過(guò)與它連接的電路放電。4-1如圖所示,電路中R1、R2均為可變電阻,電源內(nèi)阻不能忽略,平行板電容器C的極板水平放置。閉合開(kāi)關(guān)S,電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),帶電油滴懸浮在兩板之間靜止不動(dòng)。如果僅改變下列某一個(gè)條件,油滴仍能靜止不動(dòng)的是()A.增大R1的阻值B.增大R2的阻值C.增大兩板間的距離D.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)SB答案答案B設(shè)油滴質(zhì)量為m,帶電荷量為q,兩板間距離為d,當(dāng)其靜止時(shí),有q=q=mg;由題圖知,增大R1,由閉合電路歐姆定律有I=知I減小,Ir=U內(nèi)減小,UR1=E-Ir增大,油滴將向上加速運(yùn)動(dòng);增大R2,油

12、滴受力不變,仍保持靜止;由E=知,增大d,U不變時(shí),E減小,油滴將向下加速運(yùn)動(dòng);斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,電容器將通過(guò)R1、R2放電,兩板間場(chǎng)強(qiáng)變小,油滴將向下加速運(yùn)動(dòng)。故只有B項(xiàng)正確。CUd1RUd1ERrUd4-2(多選)如圖所示的電路中,電源電動(dòng)勢(shì)E=3V,內(nèi)電阻r=1,定值電阻R1=3,R2=2,電容器的電容C=100F,則下列說(shuō)法正確的是()A.閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器兩端的電壓為1.5VB.閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器所帶電荷量為3.010-4CC.閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后電容器極板a所帶電荷量為1.510-4CD.先閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,通過(guò)電阻R1的電荷量為3.010-4CAC

13、答案答案AC閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后電流I=0.5A,電容器兩端的電壓為U=IR1=1.5V,選項(xiàng)A正確;電路穩(wěn)定后電容器帶電荷量為Q=CU=10010-61.5C=1.510-4C,選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C正確;先閉合開(kāi)關(guān)S,電路穩(wěn)定后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,電容器C通過(guò)電阻R1放電,通過(guò)電阻R1的電荷量為1.510-4C,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12ERRr考點(diǎn)五電路故障檢測(cè)考點(diǎn)五電路故障檢測(cè)電路故障一般是短路或斷路,常見(jiàn)的情況有:導(dǎo)線(xiàn)斷芯、燈泡斷絲、燈座短路、變阻器內(nèi)部斷路、接觸不良等現(xiàn)象。檢查故障的基本方法有兩種:1.電壓表檢測(cè)方法電壓表檢測(cè)方法:如果電壓表示數(shù)為0,說(shuō)明電壓表上無(wú)電流通過(guò),則可能在并聯(lián)段之外有斷路,或并

14、聯(lián)段內(nèi)有短路。如果電壓表有示數(shù),說(shuō)明電壓表上有電流通過(guò),則在并聯(lián)段之外無(wú)斷路,或并聯(lián)段內(nèi)無(wú)短路。2.用多用電表的歐姆擋檢測(cè)用多用電表的歐姆擋檢測(cè)要對(duì)檢測(cè)的電路切斷電源,逐一使元件脫離原電路(或?qū)δ扯坞娐窓z測(cè))后測(cè)量是通路還是斷路便可找到故障所在。5-1某照明電路出現(xiàn)故障,其電路如圖1所示,該電路用標(biāo)稱(chēng)值12V的蓄電池為電源,導(dǎo)線(xiàn)及其接觸完好。維修人員使用已調(diào)好的多用電表直流50V擋檢測(cè)故障。他將黑表筆接在c點(diǎn),用紅表筆分別探測(cè)電路的a、b點(diǎn)。斷開(kāi)開(kāi)關(guān),紅表筆接a點(diǎn)時(shí)多用電表指示如圖2所示,讀數(shù)為11.5V,說(shuō)明蓄電池蓄電池正常(選填:蓄電池、保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)、小燈)。圖1圖2紅表筆接b點(diǎn),斷開(kāi)開(kāi)關(guān)

15、時(shí),表針不偏轉(zhuǎn),閉合開(kāi)關(guān)后,多用電表指示仍然和圖2相同,可判定發(fā)生故障的器件是小燈小燈(選填:蓄電池、保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)、小燈)。答案答案11.5(11.311.8之間的值均可)蓄電池小燈解析解析由題圖2可知,直流50V擋的分度值為1V,故按“十分之一”估讀法可知讀數(shù)應(yīng)為11.5V左右。由于測(cè)得的電壓基本等于蓄電池電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)稱(chēng)值,說(shuō)明a、c兩點(diǎn)與電源之間是通路,只能是此電路之外的保險(xiǎn)絲、開(kāi)關(guān)、小燈中出現(xiàn)了斷路故障,但故障的具體位置不能確定。同理可知,兩表筆接c、b時(shí)測(cè)得結(jié)果仍等于電源電動(dòng)勢(shì),說(shuō)明多用電表、開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)絲、蓄電池形成了一閉合回路,故只能是與多用電表并聯(lián)的小燈發(fā)生了斷路故障。5-2用電壓表檢查如圖電路中的故障,測(cè)得Uad=5.0V,Ucd=0V,Ubc=0V,Uab=5.0V,則此故障可能是()A.L斷路B.R斷路C.R斷路D.S斷路B答案答案BUad=5.0V說(shuō)明a到電源正極,d到電源負(fù)極均為通路;Uab=5.0V,說(shuō)明a到電源正極,b到電源負(fù)極均為通路;又Ucd=0V,Ubc=0V,說(shuō)明a、b間存在斷路,故R可能斷路。