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1、高二物理选修3-1第二章恒定电流第7节闭合电路的欧姆定律,包头市百灵庙中学史殿斌,一、闭合电路的欧姆定律 1.只有用导线把电源、用电器连成一个闭合电路, 电路中才有电流。如图所示，用电器、导线组成外电路，电源内部是内电路。2在外电路中，正电荷在恒定电场的作用下由正极移向负极；在电源中，非静电力把正电荷由负极移到正极。3正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向，所以在外电路中，沿电流方向电势降低。,4如图所示，电源是一个化学电池，电池的正极和负极附近分别存在着化学反应层。反应层中非静电力(化学作用)把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反
2、应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低。这样，整个闭合电路的电势高低变化情况如图所示。,5.如图所示，A为电源正极，B为电源负极。外电路电阻为R，闭合电路中的电流为I。我们分三部分考虑整个电路中的能量转化（1）在时间t内，外电路中电流做功产生的热为Q外=I2Rt（2）内电路与外电路一样，也存在着恒定的电场，正电荷在移动的过程中也要受静电力的作用，这一区域的电阻是内电阻，记为r。在时间t内，内电路中电流做功产生的热为Q内=I2rt,（3）BC和DA是化学反应层。设两反应层的电动势之和为E，则在时间t内非静电力做的功为W=Eq=EIt根据能量守恒定律，非
3、静电力做功应该等于内外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W=Q外+Q内所以EIt=I2Rt+I2rt整理后得到 E=IR+Ir 也就是上式表示：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。这个结论叫做闭合电路的欧姆定律,（4）我们用U外表示IR，它是外电路上总的电势降落，习惯上叫做路端电压；用U内表示Ir，它是内电路的电势降落。所以 E=U外+U内这就是说，电源的电动势等于内外电路电势降落之和。这个结论在如图所示中已经形象地表示出来了：从电源正极A 沿闭合电路的B、C、D绕一周再回到A时，一路上电势降落的总和，必定等于电势升高的总和。AB间的电势降落为U外，CD间的电势
4、降落为U内，而BC、DA电势跃升的总和就是电动势E。,二、路端电压与负载的关系1.电路中，消耗电能的元件常常称为负载，负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。2.演示按如图所示连接电路。闭合开关S0以接通电源，再闭合开关S，改变外电路的电阻R，观察路端电压怎样随着负载的变化而变化。3.事实是，当电流减小时，路端电压增大；当电流增大时，路端电压减小。,4路端电压的表达式为U=E-Ir=IR=ER/(R+r)（1）当负载电阻增大时，电路中的电流减小，内电压减小，路端电压增大。因此路端电压总是随外电路电阻增大而增大，减小而减小。（2）当外电路断开时，R=，I=0，U=E。断路时的路端电
5、压等于电源的电动势。也可以说开路电压等于电源的电动势。（3）当外电路短路时，R=0，I=E/r，U=0。短路电流很大，但不是无穷大。电流过大会烧坏电源，甚至引起火灾。因此，绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起。,5路端电压与电流的关系图像（1）表达式为：U=E-Ir（2）电源的U-I图像是一条向下倾斜的直线。如图所示。（3）图线与纵轴截距表示电源的电动势E（4）图线与横轴截距表示电源的短路电流I短=E/r（5）图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大，图线倾斜的越厉害。,例题1：在如图所示中R114，R29。当开关处于位置1时，电流表读数I10.2A；当开关处于位置2时，电流表读数I20.
6、3A。求电源的电动势E和内电阻r。解：根据闭合电路的欧姆定律，可列方程组EI1R1I1r EI2R2I2r解方程组得：r1，E3V,【课堂训练】1.关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（ ）A电流总是由高电势流向低电势B电源短路时，电路电流为无穷大，路端电压为零C外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零D外电路总电阻值增大时，路端电压也增大,D,2.关于电动势及闭合电路的欧姆定律，下列说法中正确的是（）A.电源电动势越大，电源所能提供的电能就越多B.电源电动势等于路端电压C.外电路的电阻越大，路端电压就越大D.路端电压增大时，电源的输出功率可能减小,CD,3.电动势为E、内电阻为r的电源
7、与阻值为R的电阻连成闭合电路。t秒内电源内部的非静电力移送电荷的电量及非静电力做功分别为（）A. B.C. D.,B,4.如图所示，直线a为某电源的路端电压随干路电流的变化图线，直线b为某一电阻R两端的电压随电流的变化图线，把该电源和该电阻组成闭合电路，则电源的内功率和路端电压分别为（）A4W，2VB2W，1VC2W，2VD4W，3V,C,5.如图所示，直线A为某电源的U-I图线，曲线B为某小灯泡D1的U-I图线的一部分，用该电源和小灯泡D1组成闭合电路时，灯泡D1恰好能正常发光，则（）A.此电源的内阻为0.5B.灯泡D1的额定电压为3V功率为6WC.把灯泡D1换成“3V，20W”的灯泡D2，
8、电源的输出功率将变小D.由于小灯泡B的UI图线是一条曲线，所以灯泡发光过程，欧姆定律不适用,AB,6.如图所示电路中，电源电动势E10V，内阻r0.5。灯泡L“8V、16W”恰能正常发光，电动机M绕组的电阻R1。则下列说法中正确的是（ ）A流经电源的电流是2AB流经电动机的电流是2AC电动机的输出功率12WD电源的输出功率是32W,BCD,7.如图所示，电源的电动势E110V，电阻R121，电动机线圈的电阻R00.5，当电键S断开时，电阻R1的电功率是525W，当S闭合时，电阻R1的电功率是336W，求：（1）电源的内阻（2）当S闭合时电动机的输出功率,r=1,P=1606W,8.如图所示电路
9、中，当滑动变阻器的滑片P从a端向b端滑动时，以下判断正确的是（）A电压表读数变大，通过灯L1的电流变大，灯L2变亮B电压表读数变小，通过灯L1的电流变小，灯L2变亮C电压表读数变大，通过灯L2的电流变小，灯L1变暗D电压表读数变小，通过灯L2的电流变大，灯L1变暗,B,9.所示的电路中，电源电动势为E、内电阻为r，当变阻器R的滑片位于中点时，A、B、C三个小灯泡均正常发光，且亮度相同，则（）A三个小灯泡中，C灯电阻最大，B灯电阻最小B当滑片P向左移动时，A、C两灯变亮，B灯变暗C当滑片P向左移动时，B、C两灯变亮，A灯变暗D当滑片P向左移动时，电源效率减小,AB,10.如图所示电路中，电源电动
10、势E6V、内阻r0.6，电阻R20.5，当开关S断开时，理想电流表的示数为1.5A，理想电压表的示数为3V，求：（1）电阻R1和R3的阻值（2）当开关S闭合后，电压表的示数和电源的输出功率,R1=1.4，R3=2,U=1V，P=11.25W,11.如图所示的电路，开关S闭合，电源的电动势E14V，内阻r0.2，R2R32，R11.8，线圈电阻R1，规格为“6V 12W”的电动机正常工作。求：（1）通过电源的电流（2）电阻R4的阻值（3）电动机的输出功率,I=4A,R=2,P=8W,12.如图所示电路中，R16，R34，R42，电源的内阻r1，闭合开关，理想电流表示数为1A，理想电压表示数为2V
11、，求；（1）电阻R2的阻值（2）电源的电动势,R2=2,E=12V,13.如图所示电路中，电阻R1=R2=6，R3=4，R4=3。电源内阻r=2。不计电压表和电流表的影响。S断开时，电压表的示数为4.5V。求：（1）电源电动势（2）S合上后电流表的示数,E=12V,I=1.6A,14.如图所示电路中，电源的电动势E=10V，内阻r=1，R1=12，R2=4，R3=2，电表都是理想电表。开关闭合后，求：（1）电流表的读数（2）电压表的读数（3）电源的输出功率（4）电源的效率,I=2A,U=8V,P=16W,=80%,15.如图所示电路中，电源电动势E15V，内电阻r1，R1R310，R24，试求：（1）当电键K断开时电流表和电压表的读数各为多少（2）当K闭合时，电流表和电压表的读数各为多少,I1=1A，U1=4V,I2=0.75A，U2=13.5V,