部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用

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1、第二讲部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用一、部分电路欧姆定律(1)内容:导体中的电流跟它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比.欧姆定律适用于金属导体和电解液,不适用于气体导电.(2)公式(3)电阻的伏安特性曲线0IU(4)比较伏安特性曲线所示的两电阻的大小0IUR2R10IR4R3U注意:当考虑到电阻率随温度的变化时,电阻的伏安特性曲线不再是过原点的直线。一些非线性元件(如二极管)的伏安特性曲线也不是过原点的直线。串联电路的特征:二、串、并联电路的基本特征1.①I=I1=I2=I3=…②U=U1+U2+U3+…③R=R1+R2+R3+…④

2、⑤并联电路的特征:2.①I=I1+I2+I3+…②U=U1=U2=U3=…③④I1R1=I2R2=I3R3=…=IR=U⑤P1R1=P2R2=P3R3=…=PR=U2三、闭合电路的欧姆定律的内容ErRI⑴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.⑵闭合电路欧姆定律的表达形式:②E=U外+U内①(I、R间关系)③U=E-Ir(U、I间关系)(3)讨论:U=E-Ir从上式可以看出:(E、r是常量,R、I、U是变量)a.当外电阻R减小时,可知I增大,内电压U′=Ir增大,路端电压U减小.b.当外电路短路时,R趋近于

3、零,I趋近于E/r,路端电压U趋近于零.电源的内阻一般都很小,所以短路时电流很大为Im=E/r.c.当外电阻R增大时,则I减小,内电压U′=Ir减小,路端电压U增大.当外电路断开时,R变为无限大,I变为零,Ir也变为零,U=E.这就是说,开路时的路端电压等于电源的电动势.而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(还有微弱电流通过电源)。四、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

4、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;uOIImiEUM(I,U)βαbaN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)。五、电源的功率和效率⑴电功率:②电源的输出功率P出=UI③电源内部消耗的功率Pr=I2r①电源的总功率PE=EI六、关于电源的输出功率的讨论ErR(1)条件:R=r(2)1、如图,已知E、r,求电源的有最大输出功率的条件及Pm。ORP出Pmr2、如图,已知E、r,若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻

5、r,求电源的有最大输出功率的条件及Pm。ErR(1)条件:滑动变阻器电阻R为最大值时(2)3、如图,已知E、r、R0,求电源的有最大输出功率的条件及Pm。RErR0(1)条件:R+R0=r(2)4、如图,已知E、r、R0,若R0大于r,求电源的有最大输出功率的条件及Pm。RErR0(1)条件:滑动变阻器的电阻R=0(2)5、如图,已知E、r、R0,求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm。RErR0(1)条件:R=r+R0(2)6、如图,已知E、r、R0,若滑动变阻器的最大电阻R小于电源的内阻r和定值电阻R0之和,求滑动变阻器消耗的最大功率的

6、条件及Pm。RErR0(1)条件:滑动变阻器的电阻R为最大值Rm(2)1.如图5所示的是甲、乙、丙三个电源的U—I图线,甲和丙两图线平行,下列判断正确的是()A.甲电源的电动势比乙大B.乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C.甲和丙电源的内阻相等D.甲电源内阻最大,丙电源内阻最小0IU甲丙乙图5BC2.有一内电阻为4.4Ω的电解槽和一盏标为“110V60W”的灯泡串联后接在电压为220V的直流电路两端,灯泡正常发光,则()A.电解槽消耗的电功率为120WB.电解槽发热功率为60WC.电解槽消耗的电功率为60WD.电路消耗总功率为60WC3.如图所

7、示电路,R1为变阻器,R2为定值电阻,r为电源内阻,且r>R2。若R1上的电功率为P1,R2上的电功率为P2。以下叙述中正确的是()(A)要使P1与P2的和最大,必须使R1=r-R2。(B)要使P1最大,必须使R1=R2+r。(C)要使P2最大,必须使R2=R1+r。(D)(P1+P2)的最大值,由ε和r决定。εrR1R2ABD4.(13分)如图15所示,电源的电动势E=7.5V,内阻r=1.0Ω,定值电阻R2=12Ω,电动机M的线圈的电阻R=0.50Ω.闭合开关S,电动机转动稳定后,电压表的示数U1=4V,电阻R2消耗的电功率P2=3.0W

8、.求电动机转动稳定后:(1)电路的路端电压.(2)通过电动机的电流.MVR1ErSR2解答:(1)路端电压等于R2两端的电压,(2)电源的电动势E=U2+Ir,由此

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