第七节闭合电路欧姆定律课件.ppt
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- 第七 闭合电路 欧姆定律 课件
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1、 电源是通过非静电力做功把其他形式电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。的能转化为电能的装置。一:闭合电路的欧姆定律一:闭合电路的欧姆定律 等效电源等效电源r外电路外电路:电源以外电路,电源以外电路,(沿沿I I的方向电势降低的方向电势降低)。内电路:电源内部电路,内电路:电源内部电路,(沿(沿I I方向电势升高)。方向电势升高)。推导:推导:设电源电动势设电源电动势E E、内阻、内阻r r、外路电阻、外路电阻R R、闭合电路电流闭合电路电流I I。在在t t内,外路电阻消耗的电能内,外路电阻消耗的电能E E外外。E E外外=I=I2 2RtRt电源输出能量电源输出能量在在t
2、t内,内路电阻消耗的电能内,内路电阻消耗的电能E E内内。E E内内=I=I2 2rt rt 电源内部消耗能量电源内部消耗能量在在t t内,电源中非静电力做功内,电源中非静电力做功W=IEtW=IEt电源的总能电源的总能量量根据能量守恒得:根据能量守恒得:W=EW=E外外+E E内内 ,即:即:IEtIEt=I=I2 2Rt+IRt+I2 2rtrt E=IR+IrE=IR+Ir=U=U外外+U+U内内总结总结:闭合电路欧姆定律:闭合电路欧姆定律:内容:内容:定义式:定义式:适应条件适应条件:外电路是纯电阻电路外电路是纯电阻电路外路电势降(外路电压,路端电压)外路电势降(外路电压,路端电压)U
3、 U外外=IR=IR 内路电势降(内路电压)内路电势降(内路电压)U U内内=Ir=Ir 则:则:E=UE=U外外+U+U内内 E=IR+IrE=IR+Ir 常用列方程常用列方程 U=E-IrU=E-Irr rR RE EI IVSS断开,理想电压表示断开,理想电压表示数数3V,S闭合,电压表闭合,电压表示数示数1.8V,求,求R和和r比值比值Rr解:解:1.S断开时断开时 E=3V2.S闭合时闭合时电压表测路端电压电压表测路端电压即即R两端电压两端电压则则U=IR=1.8v U内内=Ir=1.2v所以所以2 23 3r rR R二:路端电压和负载的关系二:路端电压和负载的关系 对给定的电源,
4、对给定的电源,E E、r r均为定值均为定值负载即外电阻变化时,引起负载即外电阻变化时,引起I I的变化。的变化。由由I=I=得:得:R I ,R I R I ,R I 则:则:U=E-IrU=E-Ir,R I U R I U 。可见:路端电压取决于负载(外路电阻)可见:路端电压取决于负载(外路电阻)负载电阻增大,闭合电路负载电阻增大,闭合电路I I减小,减小,内路电压减小,外路电压增大。内路电压减小,外路电压增大。例例1.1.如图如图R R1 1=14=14,R R2 2=9=9,当,当S S接接1 1时,电流表示数时,电流表示数I I1 1=0.2A,=0.2A,当当S S接接2 2时,电
5、流表示数时,电流表示数I I2 2=0.3A,=0.3A,求求E E和和r r。解以上两式:解以上两式:E=3VE=3V r=1 r=1解:由闭合电路欧姆定律解:由闭合电路欧姆定律 S S接接1 1时:时:E=IE=I1 1R R1 1+I+I1 1r rS S接接2 2时:时:E=IE=I2 2R R2 2+I+I2 2r r练习:电源电动势练习:电源电动势E E,内阻,内阻r r,给可变电阻,给可变电阻R R供电,路端电压(供电,路端电压()A.A.因为因为U=IRU=IR,所以当,所以当I I增大,路端电压增大增大,路端电压增大B.B.因为因为U=E-IrU=E-Ir,所以当,所以当I
6、I增大,增大,U U减小减小C.C.若外路电路断开,若外路电路断开,U=0U=0。B R1R212ASS三:两种特殊情况(短路和断路)三:两种特殊情况(短路和断路)1.1.在闭合电路中,发生在闭合电路中,发生短路短路时,外电路时,外电路 R=0R=0,U=0U=0则:则:E=UE=U内内=Ir=Ir,可求内阻,可求内阻r r。一般情况一般情况r r很小,此时很小,此时I I很大,易烧坏电源。很大,易烧坏电源。2.2.在闭合电路中,发生在闭合电路中,发生断路断路时,外电路时,外电路 R R趋近无穷大,则趋近无穷大,则E=UE=U 电压表测电动势的原理电压表测电动势的原理3.U=E-Ir3.U=E
7、-Ir的的U UI I图象图象 路端电压随路端电压随I I增大而减小增大而减小 直线斜率大小表示电源内阻直线斜率大小表示电源内阻r r K=r K=r 纵坐标截距(断路)表示电源电动势纵坐标截距(断路)表示电源电动势I IU U如左下图,如左下图,外路电阻和外路电阻和内阻?内阻?UI0 0I IE E I IU UE Er r内阻:内阻:I IU UR R外路电阻外路电阻四:四:闭合电路中的三个功率和效率闭合电路中的三个功率和效率1.1.由由EItEItI I2 2RtRtI I2 2rtrt知,知,EIEII I2 2R RI I2 2r r 其中其中:P P总总=EIEI电源的总功率,电源
8、的总功率,P P内内=I=I2 2r r电源内耗功率,电源内耗功率,P P外外=I=I2 2R=IUR=IU.外电路消耗功率,外电路消耗功率,.电源的输出功率求电源的输出功率的方法。电源的输出功率求电源的输出功率的方法。关系:关系:P P总总=P=P外外+P+P内内 电源提供的电能,一部分消耗在外路转化为其他形式的能,电源提供的电能,一部分消耗在外路转化为其他形式的能,一部分消耗在内路转化为热能。一部分消耗在内路转化为热能。条件条件公式公式4r4rR Rr)r)(R(RE E输出功率P输出功率P2 22 2出出当当R R0 0=R=RL L+r+r=r=r/时,时,P P0 0最大。最大。P
9、Pm m=E=E2 2/4r/4r/=E=E2 2/4/4(R RL L+r+r)求某元件的求某元件的P Pm mE rR0L一:一般思路:求电路中的最大一:一般思路:求电路中的最大I I如图如图L L何时最亮何时最亮(外路定值定值的最大功率(外路定值定值的最大功率)最最亮亮。R Rr r)(R RE E最最大大,P P0 0时时I I最最大大,P P当当R RR RI IP P,R Rr rR RE E分分析析:I IL L2 2L L2 2L Lm mL L0 0L L2 2L L0 0L L二:条件公式法或等效电源法(符合二:条件公式法或等效电源法(符合R=r,R=r,则则P Pm m=
10、E=E2 2/4r)/4r)求可变电阻的最大输入功率求可变电阻的最大输入功率解题思路:可把解题思路:可把r+Rr+RL L看做电源内阻处理。看做电源内阻处理。判断可变电阻的功率变化时,可将可变电阻以外的其他电阻判断可变电阻的功率变化时,可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻均看作内阻三:图像法三:图像法P P出出与外电阻与外电阻R R的函数关系图象的函数关系图象 从图看出从图看出1 1当当RrRrRr时,若时,若R R增大,增大,P P出出减小减小 若若R R减小,减小,P P出出最大最大 当当R=rR=r时,时,P P出出最大最大四、含电容器电路的分析与计算四、含电容器电路的分析与计算 电容器
11、是一个储存电能的元件在直流电路中,当电容器充电容器是一个储存电能的元件在直流电路中,当电容器充放电时,电路里有充放电电流。放电时,电路里有充放电电流。1.电路达到电路达到稳定状态稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无限,电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件,在电容器处电路大的元件,在电容器处电路看作是断路看作是断路,画等效电路时,可,画等效电路时,可以先把它去掉与之串联的元件可视作导线。以先把它去掉与之串联的元件可视作导线。若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上若要求电容器所带电荷量时,可在相应的位置补上2.电容器电容器充电的瞬间可视作短路充电的瞬间可视作短路3.3.电路中的电
12、流、电压变化时,将会引起电容器的充放电,如果电路中的电流、电压变化时,将会引起电容器的充放电,如果电容器两端的电压升高,电容器将充电,反之电容器放电电容器两端的电压升高,电容器将充电,反之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化 Q Q1 1=CU=CU1 1,Q Q2 2=CU=CU2 2.则则Q=CQ=CU U例例1.图所示是一实验电路图在滑动触头由图所示是一实验电路图在滑动触头由a端滑向端滑向b端端的过程中,下列表述正确的是的过程中,下列表述正确的是()A路端电压变小路端电压变小 B电流表的示数变大电流表的示数变大C电
13、源内阻消耗的功率变小电源内阻消耗的功率变小D电路的总电阻变大电路的总电阻变大类型一类型一闭合电路的动态分析闭合电路的动态分析A【思维总结】电路的动态分析应该先局部后整体,整体后【思维总结】电路的动态分析应该先局部后整体,整体后再局部先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻再局部先局部是看由于局部的电阻变化而引起的总电阻的变化,然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况,的变化,然后看整体的干路电流和路端电压的变化情况,结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化结合它们的变化情况再分析需要求解的物理量的变化r r增增大大I I4 4.电电源源内内阻阻功功率率P P减减小小。减减小小,则则I
14、I不不变变,U U3 3.R RI Ir r)减减小小。(E EU UU U2 2.路路端端电电压压U U增增大大减减小小,总总R R减减小小,总总I I解解析析:1 1.R R2 2内内3 33 33 31 12 23 31 11 1在如图所示电路中,当变阻器在如图所示电路中,当变阻器R R3 3的滑片的滑片P P向向b b端动时端动时()A A电压表示数变大,电流表示数变小电压表示数变大,电流表示数变小B B电压表示数变小,电流表示数变大电压表示数变小,电流表示数变大C C电压表示数变大,电流表示数变大电压表示数变大,电流表示数变大D D电压表示数变小,电流表示数变小电压表示数变小,电流表
15、示数变小B分析:分析:1.1.电压表测量电源两端即路端电压,电流表测量电压表测量电源两端即路端电压,电流表测量R R3 3电流电流2.P2.P向向b b滑,滑,R R3 3减小,则总电阻减小,总电流减小,则总电阻减小,总电流I I增大。增大。两端电压两端电压U=E-IrU=E-Ir减小。而减小。而U U1 1=IR=IR1 1增大,增大,U U2 2=U=U3 3=(E-IRE-IR1 1-Ir-Ir)减小。)减小。增增大大R RU UI II II I3 3.电电流流表表的的示示数数I I2 22 22 23 3 例例2.2.如图所示的电路中,如图所示的电路中,当当S S闭合时闭合时,电压表
16、和电流表,电压表和电流表(均为均为理想电表理想电表)的示数各为的示数各为1.6 V1.6 V和和0.4 A0.4 A;当当S S断开时断开时,它们的示,它们的示数数各改变各改变0.1 V0.1 V和和0.1 A0.1 A,求电源的电动势及内阻,求电源的电动势及内阻类型二类型二应用闭合电路的欧姆定律求电动势和内阻应用闭合电路的欧姆定律求电动势和内阻2 2V VE E1 1,解解得得:r r 0 0.3 3r r1 1.7 7E Er rI IU U则则E E 1 1.7 7V V0 0.1 1U U电电压压增增大大U U 0 0.3 3A A0 0.1 1I I电电阻阻增增大大,电电流流减减小小
17、I I 测测路路端端电电压压。2 2.S S断断开开时时,电电压压表表 0 0.4 4r r1 1.6 6E Er r,I IU U则则E E 电电流流表表测测干干路路电电流流。压压,并并联联,电电压压表表测测路路端端电电、R R解解:1 1.S S闭闭合合时时,R R2 22 21 12 21 12 21 11 12 21 12.2.如图所示电路中,如图所示电路中,R R1 1R R2 2R R3 31 1,电压表内阻很,电压表内阻很大,当大,当S S断开时,电压表示数为断开时,电压表示数为0.8 V0.8 V,当,当S S闭合时,闭合时,电压表示数为电压表示数为1 V1 V,求电源的电动势
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