第2节 闭合电路欧姆定律
教材梳理·自主预习
知识梳理
一、电源的电动势和内阻 1.电动势
(1)意义:反映电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量. (2)大小:在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压. 2.内阻:电源内部导体的电阻. 二、闭合电路
1.闭合电路:用导线把电源、用电器连成的电路.其中用电器、导线组成外电路,电源内部是内电路.
2.电动势与电压的关系:电流通过外电路,也通过内电路,其电压分别为U外=IR,U内=Ir,有E=U外+U内.
3.能的转化关系:纯电阻电路中,有EIt=IRt+Irt. 三、闭合电路的欧姆定律
1.内容:流过闭合电路的电流跟电路中电源的电动势成正比,跟电路中内、外电阻之和成反比. 2.公式:I=
E(只适用于纯电阻电路). R?r2
2
知 识 解 (1)在外电路中,正电荷在恒定电场作用下由正极(电势高)移向负极(电势低);在电源中,读 化学反应层中的非静电力把正电荷由负极(电势低)移到正极(电势高).非静电力的做功本领越大,电动势就越大.
知 (2)外电路电流做功产生的热:Q外=IRt 识 内电路中电流做功产生的热:Q内=Irt 解 两个化学反应层电动势之和为E,时间t内非静电力做的功:W=Eq=EIt 读 由能量守恒定律得EIt=IRt+Irt 2222即E=IR+Ir,也就是I=E R?r四、路端电压与电流的关系
U=E-Ir,U-I图象如图. (1)当外电阻R增大时,I减小, U增大.
(2)当外电路断路时,I=0,U=E. (3)当外电路短路时,I短=
E,U=0. r一些同学可能有这样的经验:傍晚用电多的时候,灯光发暗,而当夜深人静时,灯光特别明自 亮.又如,在插上电炉、电暖气等用电多的电器时,灯光会变暗,拔掉后灯光马上又亮起来.主 试解释这种现象. 探 答案:接入的用电器越多,并联支路越多,外电路并联后的总电阻越小,内外电路的总电阻究 越小,由闭合电路的欧姆定律知总电流就越大,内电压变大,外电压变小,从而用电器两端的电压变小,用电器实际功率变小而灯亮度变暗.
1.思考判断
(1)电动势等于电源的路端电压.( × )
(2)闭合电路中,顺着电流方向电势总是降低的.( × ) (3)闭合电路中外电阻越大,路端电压越大.( √ ) (4)电源的电动势越大,路端电压越大.( × )
(5)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.( × )
2.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此( C ) A.电动势是一种非静电力
B.电动势越大,表明电源储存的电能越多 C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D.电动势的单位与电势差的单位相同,故两者在本质上相同
解析:电动势是反映电源通过非静电力做功,将其他形式的能转化为电能本领的物理量,电动势越大说明这种转化本领越强,但不能说明电源储存的电能越多,故选项A,B错误,C正确;虽然
电动势的单位与电势差的单位相同,但两者物理意义不同,故选项D错误.
3.一个电源接8 Ω电阻时,通过电源的电流为0.15 A,接13 Ω 电阻时,通过电源的电流为0.10 A,则电源的电动势和内阻分别为( B ) A.2 V 1.5 Ω B.1.5 V 2 Ω C.2 V 2 Ω D.1.5 V 1.5 Ω
解析:根据闭合电路规律E=IR+Ir,代入数据联立得r=2 Ω,E=1.5 V. 4.(多选)如图所示,当开关S闭合时,以下判断正确的是( AB )
A.电压表的读数变小 B.电流表的读数变小 C.电阻R1的功率变小 D.电源内电势降落变小
解析:当开关S闭合时,并联总电阻减小,外电路总电阻减小,根据I=
E知,电路的总电流增R?r大,根据U=E-Ir可知,路端电压(即电压表读数)减小,而电阻R1及内阻r两端电压增大,并联电路两端,即R3两端电压减小,电流表的读数减小,选项A,B正确;电路中总电流增大,由P=IR,U
内
2
=Ir可知,电阻R1的功率变大,电源内电势降落变大,选项C,D错误.
考点研习·感悟提升 考点一 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,增、减支路,电阻增大或减小,从而导致电路电压、电流、功率等发生变化. 2.电路动态分析的两种常用方法
(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→电压或电流的变化→串、并联规律→某一部分电路U,I变化→确定相关量的变化.
(2)极限法:对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]
(2019·陕西西安一模)电路如图所示,电源的电动势为E、内阻为r,与定值电阻R1,R2及滑动变阻器R连接,当滑动变阻器的滑片由中点滑向b端时,下列说法正确的是( C ) A.电压表读数增大、电流表读数减小 B.电压表读数减小、电流表读数增大 C.R1的电功率减小 D.电源的功率增大 过程图示:
解析:当滑片由中点向b端滑动时,R接入电路中的电阻增大,电路中的总电阻增大,由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流减小,所以定值电阻R1的电功率减小,选项C正确;电路中总电流减小,由U=E-Ir可知路端电压增大,即电压表示数增大;因路端电压增大,R1两端的电压减小,故并联部分电压增大,由欧姆定律可知电流表示数增大,选项A,B错误;由P源=EI知,I的减小使电源功率减小,选项D错误.
方法技巧 解决电路动态变化的基本思路 “先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化. “先干后支”——先分析干路部分,再分析支路部分. “先定后变”——先分析定值电阻所在支路,再分析阻值变化的支路. 提组训练
1.(2019·江苏南通段考)如图所示的电路,R1,R2,R4均为定值电阻,R3为热敏电阻(温度升高,电阻减小),电源的电动势为E,内阻为r.起初电容器中悬停一质量为m的带电尘埃,当环境温度降低时,下列说法正确的是( C )
A.电压表和电流表的示数都减小 B.电压表和电流表的示数都增大
C.电压表和电流表的示数变化量之比保持不变 D.带电尘埃将向下极板运动
解析:当环境温度降低时,R3的阻值增大,外电路总电阻增大,则总电流减小,所以电流表的示数减小;根据闭合电路规律可得内电压减小,路端电压增大,而R1两端的电压U1减小,则并联部分的电压U并=E-U内-U1增大,则电压表的示数增大,故A,B错误;电压表的示数为U=E-I(R1+r),当温度变化时,电流变化ΔI,导致电压变化ΔU,则得电压表和电流表的示数变化量之比为
ΔU=R1+r,保持不变,故C正确;电容器板间电压增大,板间电场强度增大,带电尘埃所受的电场ΔI力增大,则带电尘埃将向上极板运动,故D错误.
2.(电路动态分析的实际应用)(2019·江苏七市二模)(多选)检测煤气管道是否漏气通常使用气敏电阻传感器.某气敏电阻的阻值随空气中煤气浓度增大而减小,某同学用该气敏电阻R1设计了图示电路,R为变阻器,a,b间接报警装置.当a,b间电压高于某临界值时,装置将发出警报.则( AD )
A.煤气浓度越高,a,b间电压越高 B.煤气浓度越高,流过R1的电流越小 C.煤气浓度越低,电源的功率越大
D.调整变阻器R的阻值会影响报警装置的灵敏度
解析:煤气浓度越高气敏电阻R1阻值越小,电路总电阻越小,由闭合电路欧姆定律可知,电路电流I越大,则流过R1的电流越大,变阻器两端电压U=IR越大,即a,b间电压越高,故A正确,B错误;煤气浓度越低,气敏电阻R1越大,电路总电阻越大,电路电流I越小,电源功率P=EI越小,故C错误;调整变阻器R的阻值会改变a,b间的电压,从而影响报警器的灵敏度,故D正确.
考点二 电路中的功率及效率问题
任意电路:P总=EI=P出+P内 电源总功率 E2纯电阻电路:P总=I(R+r)= R?r2电源 P内=Ir=P总-P出 2
2021高考物理一轮复习第八章恒定电流第2节闭合电路欧姆定律教案鲁科版
