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1、第二节 闭合电路欧姆定律,1、闭合电路:,1、用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。,外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路.内电路:电源内部是内电路.,闭合电路,部分电路,内电路,外电路,2、闭合回路的电流方向,在外电路中，电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。在内电路中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向为负极流向正极。,2、闭合回路的电流方向,内电路与外电路中的总电流是相同的。,4,一、电动势二、闭合电路的欧姆定律的内容 1、闭合电路的欧姆定律的内容 例1 例2.练习 2.讨论：路端电压 3.电源的功率和效率 例4 4.闭合电路的U-I 图象。例3
2、 三.变化电路的讨论 总结规律例 例例四.含有电动机的电路 例例练习五.含有电容器的电路 例 练习,闭合电路欧姆定律,一、电动势,表征电源把其它形式的能转换成电能的本领,电数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压,2、电动势E,1、电源：把其它形式的能转换成电能的装置,在闭合电路中：,外 内,2、闭合电路欧姆定律的表达形式有：,E=U外+U内,U=E-Ir（U、I 间关系）,（U、R间关系）,二、闭合电路的欧姆定律的内容 1、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：,r,RI，U外、U内，当R时，I=0、U外=E、U内=0（也称为断路时）,RI
3、，U外、U内，当R=0时，I=E/r（短路电流强度）U外=0、U内=E,讨论：,从上式可以看出：,例1:在图中，R114，R29当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I10.2A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I20.3A求电源的电动势E和内阻r,解:根据闭合电路欧姆定律可列出方程：,EI1R1I1r，EI2R2I2r,消去E，解出r，得,代入数值，得 r1,将r值代入EI1R1I1r中，可得 E3V,例2.在图中，电源内阻不能忽略,R15，R24当开关S切换到位置1时，电流表的示数为I12A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数可能为下列情况中的()A.2.5A B.1.8A C.2.2
4、A D.3.0A,解:根据闭合电路欧姆定律可列出方程：,EI1R1I1r，,EI2R2I2r,r=(I 2R 2 I 1R1)/(I 1-I2)=(4 I 2-10)/(2-I2)0,2AI22.5A,选C,C,练习:在图2所示的电路中，电源的内阻不能忽略。已知定值电阻R110，R28。当单刀双掷开关S置于位置1时，电压表读数为2V。则当S置于位置2时，电压表读数的可能值为 A2.2V B1.9V C1.6V D1.3V,解:E=U1+I 1r=2+2/10 r,E=U2+I 2r=U2+U2/8 r,r=(U2-2)/(0.2-U2/8)0,1.6V U2 2V,选B,B,4.电源的功率和效
5、率,电源的输出功率，,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示，,而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为,功率：,电源的输出功率P出=UI,电源内部消耗的功率Pr=I 2r,电源的总功率 PE=EI,电源的效率：,（最后一个等号只适用于纯电阻电路）,5.闭合电路的U-I 图象,右图中a为电源的U-I图象；b为外电阻的U-I 图象；a的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小；两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；,当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大，即
6、输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。,例3:如图所示直线A为电源的U-I图线,直线B为电阻的U-I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是:（）A.4W,33%B.2W,33.3%C.2W,67%D.4W,67%,解:由图线可知R=1,E=3V r=0.5,虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率,P出=4W,P总=EI=6W,=P出/P总=4/6=67%,D,例4 在图示电路中,电池的电动势E=5V,r=10,固定电阻R=90,R0是可变电阻,在R0由0增加到400 的过程中,求:1.可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率2
7、.电池的内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和,解:1.将R看作内电阻的一部分,则,r1=r+R=100,当R0=100 时,可变电阻的消耗热功率最大为P=E2/4r1=25/400=1/16 w,2.R上消耗的热功率最小,则电流最小,总电阻最大,R0=400,P=E/(R0+R+r)2(R+r)=0.01w,变化电路的讨论,闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。,讨论依据是：闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。,以右图电路为例：,设R1增大，总电阻一定增大；,由,I 一定减小；,由U=E-I
8、r，U一定增大；,因此U4、I4一定增大；,由I3=I-I4，,I3、U3一定减小；,由U2=U-U3，U2、I2一定增大；,由I1=I3-I2，I1一定减小。,例5.在图3的电路中，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，A、B两灯亮度的变化情况为,B,AA灯和B灯都变亮BA灯、B灯都变暗CA灯变亮，B灯变暗DA灯变暗，B灯变亮,解:R减小,R总减小,I 增大,U 减小,P A=U 2/RA减小,A灯变暗,IA=U/RA减小,I 1=I-IA增大,U 1=I 1R1增大,UB=U-U1减小,P B=UB 2/RB减小,B灯变暗.,例6.如图所示电路，当滑线变阻器的滑动触头向b端移动时（）(A)电压表
9、的读数增大，电流表的读数减小(B)电压表和电流表的读数减小(C)电压表和电流表的读数增大(D)电压表的读数减小，电流表的读数增大,A,例7:如图4所示，当滑动变阻器的滑动片P向左移动时，两电表的示数变化情况为 A电流表示数减小，电压表示数增大B电流表示数增大，电压表示数减小C两表示数均增大 D两表示数均减小,B,总结规律如下：,总电路上R增大时总电流I 减小，路端电压U 增大；,变化电阻本身的电阻、电流、电压和总电路 的电阻、电流、电压变化规律相同；,和变化电阻有串联关系的，看电流。（即总 电流 减 小时，该电阻的电流、电压都减小）,和变化电阻有并联关系的，看电压。（即路端 电压增大时，该电阻
10、的电流、电压都 增大）,含有电动机的电路,例1.某一用直流电动机提升重物的装置,如上右图所示.重物的质量m=50千克,电源的电动势=110伏特,不计电源内阻及各处的摩擦.当电动机以v=0.90米/秒的恒定速度向上提升重物时,电路中的电流强度I=5A，由此可见电动机线圈的电阻等于多少？,解：由能量守恒定律,P电=P机+PR,I=mgv+I 2R,5110=5000.90+25R,R=4,例2、如图所示，电阻R18，电动机绕组电阻R02，当电键K断开时，电阻R1消耗的电功率是2.88W；当电键闭合时，电阻R1消耗的电功率是2W，若电源的电动势为6V.求：电键闭合时，电动机输出的机械功率.,解：K断
11、开时，,电源内阻 r=EI1R12,K闭合时，路端电压,R1中的电流 I 1=UR10.5A,总电流 I总=(E-U)r1A,通过电动机的电流 ID0.5A,电动机消耗的总功率PD0.54=2W,电动机的热功率P热0.522=0.5W,电动机的机械功率P机1.5W,练习、如图示，电阻R1=20，电动机的绕组R210。当电键打开时，电流表的示数是05A，当电键合上后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率应是()(A)I15A(B)I15A(C)P15W(D)P15W,B D,练习.一台电动机，额定电压是100V，电阻是1，正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因
12、发热损失的功率为（）电动机的输出功率为（）（A）500W（B）25W（C）200W（D）475W,B,D,含有电容器的电路,例1、如图示：E=10V，内阻不计，C1=C2=30F，R1=4，R2=6，先闭合开关S，待电路稳定后，再将开关断开，则断开S后流过R1的电量为多少？,解：闭合S后，I=1A，,UR1=4V UR2=6V,UC1=6V UC2=0V,Q1=C1UC1=1.810-4 C,断开S后，两电容器的电压均升高为10V，,带电量Q1=Q2=310-4 C,流过R1的电量为Q=Q1+Q1-Q1=4.210-4C,练习.在如图示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0，电阻 R1=10，R2=10 R3=30 R4=35，电容器的电容 C=100F，电容器原来不带电，求接通电键K后流过R4的总电量。,解：K闭合后，,R总=9,I=1/3 A,U并=8/3 V,R3两端电压 U3=2.0 V,Q=C U3=2.010-4 C,
