人教版高中物理第2讲 闭合电路欧姆定律.docx

第2讲　闭合电路欧姆定律
一、串、并联电路的特点
1.特点对比
串联
并联
电流
I＝I1＝I2＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻
R＝R1＋R2＋…＋Rn
＝＋＋…＋
2.几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻。
(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。
(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。
【自测1】 一个量程为0～150 V的电压表，内阻为20 kΩ，把它与一个大电阻串联后接在110 V电路的两端，电压表的读数是5 V。这个外接电阻是(　　)
A.240 Ω B.420 kΩ
C.240 kΩ D.420 Ω
答案　B
二、电源　闭合电路的欧姆定律
1.电源
(1)电动势
①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
②计算：在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，E＝。
(2)内阻：电源内部也存在电阻，内电路的电阻叫内阻。
2.闭合电路的欧姆定律
(1)内容：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。
(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式
①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir。
②功率表达式：IE＝IU＋I2r。
3.路端电压与负载的关系
(1)一般情况：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大。
(2)特殊情况
①当外电路断路时，I＝0，U＝E。
②当外电路短路时，I短＝，U＝0。
【自测2】 电源的电动势为4.5 V、外电阻为4.0 Ω时，路端电压为4.0 V，若在外电路中分别并联一个6.0 Ω的电阻和串联一个6.0 Ω的电阻，则两种情况下的路端电压分别约为(　　)
A.4.3 V　3.72 V B.3.73 V　4.3 V
C.3.72 V　4.3 V D.4.2 V　3.73 V
答案　C
三、电路中的功率
1.电源的总功率
(1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内。
(2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝。
2.电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝IU内＝P总－P出。
3.电源的输出功率
(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内。
(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝。
(3)纯电阻电路中输出功率随R的变化关系
①当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝。
②当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小。
③当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大。
【自测3】 (2020·北京市密云区下学期第一次测试)如图1所示，R为变阻箱，电压表为理想电压表，电源电动势E＝6 V，当变阻箱阻值为R＝4 Ω 时，闭合开关后，电压表读数U＝4 V，求：
图1
(1)电路中的电流I和电源内阻r；
(2)电源的输出功率P和效率η；
(3)试推导说明当R为多大时，电源的输出功率最大。
答案　(1)1 A　2 Ω　(2)4 W　66.67%　(3)见解析
解析　(1)电路中的电流I0＝＝ A＝1 A
根据闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir
解得内阻为r＝＝ Ω＝2 Ω。
(2)电源的输出功率P输＝I0U＝1×4 W＝4 W
效率为η＝×100%＝×100%≈66.67%。
(3)电源的输出功率为
P＝I2R＝R＝
可知当R＝r＝2 Ω时，电源输出功率最大，
即P＝＝ W＝4.5 W。
命题点一　电路的动态分析
1.动态电路的特点
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。
2.电路动态分析的两种方法
(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变化支路。
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
【例1】 (多选)(2020·江苏苏北四市第一次调研)智能手机屏幕的光线过强会对眼睛有害，因此手机都有一项可以调节亮度的功能，该功能既可以自动调节，也可以手动调节。某兴趣小组为了模拟该功能，设计了如图2所示的电路。闭合开关，下列说法正确的是(　　)
图2
A.仅光照变强，小灯泡变亮
B.仅光照变弱，小灯泡变亮
C.仅将滑片向a端滑动，小灯泡变亮
D.仅将滑片向b端滑动，小灯泡变亮
答案　AC
解析　仅光照变强，光敏电阻的阻值变小，则总电阻变