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1、第七节 闭合电路的欧姆定律,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,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,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,2闭合电路中的能量转化 如图271所示，电路中电流为I，在时间t内
2、，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271,I2RtI2rt,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,EIr,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(UI图象)：如图272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272,EIr,电动势,内阻,2路端电压随外电阻的变化规律 (
3、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,0,E,增大,减小,E/r,0,一、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,(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、
4、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,(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,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 ；,(3)由 判断总电流的变化； (4)据UEIr判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、并联电路的
5、规律判断各部分电路电压及电流的变化,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,二、路端电压与电流的关系图象 1.由UEIr可知给定的电源E、r认为不变，故UI图象为一条倾斜的直线，如图273所示,图273,2电阻的UI图象与电源的UI图象的比较,电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电路电阻
6、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,三、闭合电路中的功率和效率 1各部分功率关系分析 由EItI2RtI2rt知，EII2RI2r 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,图274,1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,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
7、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,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,(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,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,