第二讲_部分电路欧姆定律及闭合电路欧姆定律的应用

第二讲部分电路欧姆定律闭合电路欧姆定律及其应用一、部分电路欧姆定律（1）内容：RUI注意：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:导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比．（3）电阻的伏安特性曲线0IU0IUR2R10IR4R3U0IU三、闭合电路的欧姆定律⑴内容：⑵闭合电路欧姆定律的表达形式：②E=U外+U内rREI①（I、R间关系）③U外=E-Ir（U外、I间关系）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．ErRIU外（3）讨论：U外=E-IrrREI(E、r是常量，R、I、U外、U内是变量)a.当外电阻R减小时，则I;E=U外+U内增大增大减小内电压U内;外电压（路端电压）U外ErRIU外b.当外电路短路即外电阻为零时，U外=E-IrrREI(E、r是常量，R、I、U外是变量)E=U外+U内（3）讨论：rEI短ErRIU外U外=0U内=EU外=E-IrrREI(E、r是常量，R、I、U外是变量)E=U外+U内（3）讨论：c.当外电路断开时，U外=E．这就是说，开路时的外电压（路端电压）等于电源的电动势.ErRIU外S练习1：如图所示，电源的电动势为E，内电阻为r，外电路接有定值电阻R1和滑动变阻器R，合上开关K，当滑动变阻器的滑动头P从R的最左端移到最右端的过程中()A．电压表读数一定变大B．电压表读数一定变小C．R1消耗的功率一定变小D．R消耗的功率一定变小VR1ErKRPAC四、电源的功率（2）电源的输出功率（3）电源内部消耗的功率（1）电源的总功率五、关于电源的输出功率的讨论ErR1、如图，已知电源电动势E、内阻r，外电阻的最大值Rm＞r,求电源的有最大输出功率的条件、最大输出功率Pm。解:由闭合电路欧姆定律得：联立①②式解得：rErRrRErRrRREP422222222当R=r时取等号，输出功率有最大值rEPm42电源的输出功率P=I2R①rREI②ORP出Pmr（1）条件：R=r（2）rEPm42ErR1、如图，已知电源电动势E、内阻r，外电阻的最大值Rm＞r,求电源的有最大输出功率的条件、最大输出功率Pm。2、如图，已知电源E、r、外电阻的最大电阻Rm，若Rm＜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Rm时（2）22rRREPmmmORP出Pmr3、如图，已知E、r、R0，外电路的总电阻的最大值大于r,求电源的有最大输出功率的条件及Pm。RErR0（1）条件：R+R0=r（2）rEPm42ORP出Pmr4、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）2002rRREPmORP出PmrR05、如图，已知E、r、R0、滑动变阻器的最大电阻Rm，求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及Pm。RErrREPm024（1）若滑动变阻器的最大电阻Rm大于电源的内阻r和定值电阻R0之和，则当R=r+R0时滑动变阻器消耗的功率有最大值202rRRREPmmm（2）若滑动变阻器的最大电阻Rm小于电源的内阻r和定值电阻R0之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值Rm时滑动变阻器消耗的功率有最大值练习2：如图所示电路，R1为变阻器，R2为定值电阻，r为电源内阻，且rR2。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。εrR1R2ABD练习3：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．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．MVR1ErSR23．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5BC4．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60WC解答：（1）路端电压等于R2两端的电压，RUP2由V.06V1203222.RPUU得（2）电源的电动势E=U2＋Ir，由此得干路电流A51A0106572....rUEI通过R2的电流A5.0A120.6222RUI通过电动机的电流I1=I－I2=(1.5-0.5)A=1.0A5．（15分）如图所示，电解槽A和电炉B并联后接到电源上，电源内阻r=1Ω，电炉电阻R=19Ω，电解槽电阻。r′=0.5Ω当S1闭合、S2断开时，电炉消耗功率684W；S1、S2都闭合时电炉消耗功率475W（电炉电阻可看作不变）。试求：（1）电源的电动势；（2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；（3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。解：（1）当S1闭合S2断开时电炉功率为P1电炉中电流A6196841RPI电源电动势E=I(R+r)=120VAS1S2B（2）当S1、S2都闭合时电炉功率为P2电炉中电流A5194752RPIR电源路端电压为U=IRR=5×19=95V通过电源的电流为A25195120rUEI通过电解槽的电流为IA=I-IR=20A（3）电解槽消耗的电功率PA=IAU=20×95=1900W电解槽内热损耗功率P热=IA2r′=202×0.5=200W电解槽转化成化学能的功率P化=PA-P热=1700W6．如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0V，内阻r=1.0Ω；电阻R1=10Ω,R2=10Ω,R3=30Ω,R4=35Ω；电容器的电容C=10μF.电容器原来不带电.求接通电键K并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。R2R3R4R1ErKC解：由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为Ω9321321rRRR)R(RRR由欧姆定律得,I=E/R=1/3A电源的端电压U=E-Ir=8/3V电阻R3两端的电压V2323URRRU通过R4的总电量就是电容器的电量Q=CU′=2.0×10-5C7.小张同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在了同一坐标纸上，如右图中的a、b、c所示，则下列判断正确的是()A.直线a表示电源的总功率B.曲线b表示电源的输出功率C.电源的电动势E=3V.内电阻r=1ΩD.电源的最大输出功率Pmax=9W321P/W369I/A0acbAC解见下页321P/W369I/A0acb解：电源的总功率PE=IE∝I所以直线a表示电源的总功率电源内部的发热功率Pr=I2r∝I2所以曲线b表示电源内部的发热功率输出功率rR)rR(ER)rRE(RIPR42222由直线a，E=P/I=9/3=3V由曲线b,r=Pr/I2=9/32=1Ω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）。串联电路的特征：六、串、并联电路的基本特征1.①I=I1=I2=I3=…②U=U1+U2+U3+…③R=R1+R2+R3+…④IRURURURU332211⑤2332211IRPRPRPRP并联电路的特征：2.①I=I1+I2+I3+…②U=U1=U2=U3=…③3211111RRRR④I1R1=I2R2=I3R3=…=IR=U⑤P1R1=P2R2=P3R3=…=PR=U2七、关于并联电路的五个推论：