高二物理闭合电路欧姆定律人教版知识精讲

高二物理闭合电路欧姆定律人教版知识精讲

高二物理闭合电路欧姆定律人教版 ‎ ‎【同步教育信息】‎ 一. 本周教学内容 闭合电路欧姆定律 二. 知识要点 知道电动势的定义。理解闭合电路欧姆定律的公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。理解路端电压与电流（或外电阻）的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。理解闭合电路的功率表达式。理解闭合电路中能量转化的情况。‎ 三. 重点、难点解析 ‎1. 电动势 ‎（1）电动势的数值：‎ 电源电动势数值上等于没有接入外电路时两极间的电压 电源接入外电路时：‎ 伏特表示数小于ε 原因：外电路（电源外部的电路，其两端电压称为路端电压）内电路（电源内部的电路，对电荷定向移动也有阻碍作用，也有电势降落）‎ 观察随外电路电阻变化，两伏特表的示数如何变化？增大时，U端增大，U内减少，在误差范围内U外＋U内= 常数（等于未接入外电路时电源两极间的电压）。‎ 结论：在电源接入外电路时，电动势的大小等于外电压与内电压之和。‎ 从能量观点分析电动势的物理意义：‎ 电流做功：W= qU ‎∵ ∴ ‎ 式中的：指电源提供的电能 式中的：指内外电路消耗的电能 因此，从能量角度看：指电路中移动单位电荷时，电源提供的电能。‎ 例：干电池的电动势，物理意义是：在电路中有1C电量通过时，该电源能把1.5 J的化学能转化为电能。‎ 蓄电池的电动势，物理意义是：在电路中有1C电量通过时，该电源能把2J的化学能转化为电能。‎ 可见：电动势越大，表明电源能把其它形式的能量转化为电能的本领越强。‎ ‎（2） 电动势的物理意义：是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领的物理量。‎ 定义：电源移动电荷做功W，与移动电荷量的比，叫做电源的电动势。‎ 单位：伏特（V）‎ 电动势与电压的区别 电动势：在电源内部移动单位正电荷时非静电力所做的功，即移动1C电荷其它形式能转化为电能的数量。‎ 电压：在电路中移动单位正电荷时电场力所做的功，即移动1C电荷电能转化为其它形式的能量的数量。‎ 例：在闭合电路中，，则在电路中移动2C电荷时：‎ ‎（1）电源把 4.0J 的化学能转化为电能；‎ ‎（2）电源内部产生的内能为 1.0 J；‎ ‎（3）外电路上电流做功 3.0 J；‎ ‎（4）电源输出的电能为 3.0 J。‎ ‎2. 闭合电路的欧姆定律 推导：∵ ，（纯电阻电路） ∴ ‎ 闭合电路欧姆定律的内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比。‎ ‎3. 路端电压跟负载的关系 外电路两端的电压叫路端电压（或）‎ 路端电压随外电阻的变化情况，电路如图所示。‎ 当外电阻增大时，电流减小，路端电压增大；当外电阻减小时，电流增大路 端电压减小。‎ 两种特殊情况 当外电路断路时： ‎ 当外电路短路时： ‎ 路端电压随电流变化关系图象，又叫电源外特性曲线。‎ 分析：‎ ‎（1）U外=ε－Ir U外= 0，Ir =ε ‎（2）纵坐标轴上的截距值为ε ‎（3）横坐标轴上的截距为短路电流值，I短=ε/r ‎（4）图象斜率，理想电源r=0，图象与横轴平行 ‎4. 闭合电路中的功率 由公式 得到 式中的表示电源提供的电功率，和分别表示外电路和内电路上消耗的电功率。上式表示，电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上，转化为其它形式的电能，另一部分消耗在内电阻上，转化为内能。电源的输出功率P随外电阻R变化的规律。‎ 在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（设、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率，又因为，所以 ‎，当时，电源有最大的输出功率。我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图所示。‎ 在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值．当输出功率最大时，电源的效率不是最大。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 如图所示：当R3的滑片P向右滑动时，伏特表和安培表的示数如何变化？‎ 解析：滑片P向右滑动时，R3阻值增大，总电阻增大，干路电流减小，路端电压增大，因此伏特表示数增大；因为干路电流减小，所以U1减小，U2增大，得出安培表示数增大。‎ ‎[例2] 图示电路中，电流表、电压表均为理想表，R＝2.5Ω，当电键S接1时，电压表示数为1.5V，S接2时，电流表示数为3A，求S接3时电流表、电压表的示数。‎ 解析：S接1时电源开路，电压表示数为电动势的值，ε=1.5V。‎ S接2时电源短路，，‎ S接3时，‎ ‎，‎ ‎[例3] 如图所示，电源的总功率为40W，输出功率为37.6W，R1= 4Ω，R2= 6Ω，r= 0.6Ω。试求：电源电动势ε、电阻R3的值、外电阻改变时电源最大输出功率。‎ 解析：电源的功率P=Iε= 40W，输出功率P出=37.6W P内= P－P出= 40－37.6=2.4W，P内= I2 r，I=2A。‎ ε=，‎ 电路改画后，如下图所示。外电阻R为R2、R1并联后，再与R3串联的总电阻。R外=R12+R3，R12 =2.4Ω，R3=7.0Ω。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 关于电源，下列说法中正确的是（       ）‎ A. 电源可将其它形式的能量转化为电能 ‎　　B. 在电源内部只有其它形式的能量转化为电能 ‎　　C. 在电源内部，依靠电场力将自由电子从电源负极搬到正极 ‎　　D. 电源就是产生电荷的装置 ‎2. 关于电动势，以下说法中正确的是（        ）‎ A. 电源的电动势等于电源两极间的电势差 ‎　　B. 用电压表直接测量电源两极间的电压，测得的数值总小于电源电动势的数值 ‎　　C. 电源电动势的数值等于电路中通过1C的电荷时，电源提供的电能 ‎　　D. 电动势就是路端电压 ‎3. 在闭合电路里，当外电压增大时，内电压将 ；外电压减小时，内电压将 ，但内、外电压之和是一个 ，总等于电源的 。‎ ‎4. 蓄电池的电动势是2V，表明在蓄电池内部，把 能转化为电能时，可使1C电量的电荷获得 J的电能。‎ ‎5. 如图所示电路中，当电阻R由2Ω改为6Ω时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻为（         ）‎ A. 1Ω        B. 2Ω        C.‎ ‎ 3Ω          D. 4Ω ‎6. 有两节电池，它们的电动势分别为和，内电阻分别为和。将它们分别连成闭合电路，其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示，可以判定（        ）‎ ‎　　A. 图像交点所示状态，两电路的外电阻相等 ‎　　B. ＞， ＞‎ ‎　　C. 图像交点所示状态，两电路的电阻相等 ‎　　D. ＞， ＜‎ ‎7. 一个小电珠的额定功率是0.6W，额定电压是6V，将它与一个电阻R串联后接到=9V， r =1Ω的电池上，则当R等于多大时，小电珠能正常发光？‎ ‎【试题答案】‎ ‎1. A    2. BC    3. 减小；增大；恒量；电动势    4. 化学能；2‎ ‎5. B 6. AB     7. 29Ω ‎