第三节 研究闭合电路2

•问题1：闭合电路是由哪几部分组成的？•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rERK外电路内电路部分电路闭合电路•问题2：在外电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？•在外电路，沿电流方向电势降低。因为正电荷的移动方向就是电流方向，在外电路中，正电荷受静电力作用，从高电势向低电势运动•问题3：在内电路中，沿电流方向，电势如何变化？为什么？•在内电路，如果电源是一节干电池，在电源的正负极附近存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学作用）把正电荷从电势低处移到电势高处，在这两个反应层中，沿电流方向电势升高。在正负极之间，电源的内阻中也有电流，沿电流方向电势降低ababcdbdac•问题5：闭合电路中的电流方向是怎样的？•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。•内电路与外电路中的总电流是相同的•一、全电路的基本结构：•1．内电路：电源内部的电路•（1）有电动势E和内阻r•（2）电流由电源的负极经内电路流向电源的正极•（3）是非静电力搬运电荷做功•（4）是其他形式的能转化为电能•2．外电路：电源外部的电路•（1）外电路由用电器组成，这些用电器可以是电阻，也可以是电解槽、电动机等；它们的连接方式可以是串联、并联或混合联•（2）电流由电源的正极经外电路流向电源的负极•（3）是电场力搬运电荷做功•（4）是电能转化为其他形式的能•二、全电路的基本关系式•1．全电路的能量关系：qE=IUt+I2rt即：IEt=IUt+I2rt式中：IEt是电源提供的总能量；IUt是外电路消耗的能量；I2rt是内阻上发热消耗的能量•2．全电路的功率关系：IE=IU+I2r式中：IE是电源提供的总功率；IU是外电路消耗的功率；I2r是内阻上发热消耗的功率•3．全电路的电压关系：E=U+Ir式中：E是电源提供的总电压；U是电源供给外电路的电压；Ir是电源内阻上的电压，也叫内电压•三、全电路欧姆定律：E=U+Ir•1．当外电路是纯电阻时：或：E=IR+Ir=+2．表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比•3．=IR是外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压；=Ir是内电路上的电势降落，习惯上叫内电压rREI外U内U外U内U•四、路端电压与负载的关系•1．路端电压：外电路两端的电压叫路端电压，也叫电源两极间电压、电源的输出电压•2．路端电压的表达式：U=E–IrU=IR•3．路端电压会随外电阻的增大而增大：R增大→I(=)减小→U(=E–Ir)增大，外电阻R从0逐渐变化到∞，路端电压则从0逐渐变化到E•4．当R=∞时（外电路断路），I=0，U=E•当R=0时（外电路短路），I=，U=0•5．路端电压的图线表示：U—I图，图线与纵轴的交点是电源的电动势，图线与横轴的交点是短路电流，图线的斜率是电源的内阻•6．当电源的内阻r=0时，U=E，这时路端电压不随外电阻变化，这样的电源称为恒压源rRErEUIOEI—E•例题3—3在如图所示的电路中，R1、R2、R3和R4均为定值电阻，电源的电动势为E，内阻为r，设电流表A的读数为I，电压表V的读数为U，当R5的滑动触点向图中a端移动时•A．I变大，U变小；•B．I变大，U变大；•C．I变小，U变大；•D．I变小，U变小ErR1R2R3R4R5abVA•例题3—4如图所示，电灯L标有“4V，1W”，滑动变阻器R总电阻为50Ω，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A，由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5A，电压表示数为10V，若导线完好，电路中各处接触良好，不考虑电表内阻的影响，试问：•（1）发生的故障是短路还是断路？发生在何处？•（2）发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？•（3）电源的电动势和内阻为多大？RR2LSErPAV•例题3—5如图所示，滑动变阻器电阻最大值为R，负载电阻R1=R，电源电动势为E，内阻不计•（1）当K断开，滑动变阻器的滑片P移动时，R1两端的电压范围是多少？•（2）当K接通，滑动变阻器的滑片P移动时，R1两端的电压范围是多少？•（3）设R的长度ab=L，R上单位长度的电阻各处相同，P、a间长度为x，当K接通后，加在R1上的电压U1与x的关系如何？RabPKR1•例题3—6如图所示电路中，R1=0.8Ω，R3=6Ω，滑动变阻器的全值电阻R2=12Ω，电源电动势E=6V，内阻r=0.2Ω，当滑动变阻器的滑片在变阻器中央位置时，闭合开关S，电路中的电流表和电压表的读数各是多少?I1IA2R2I2R3V2A1R1ErSV1•作业：•练习3—3如图所示，在研究电源的内、外电压的实验装置中，玻璃容器中盛有稀硫酸，稀硫酸中插入石墨棒M、锌棒N作为电源的两极。A、B是位于两极内侧的探针。电压表V1、V2分别接在电源的两极和探针上，下列说法正确的是：•A．M极为电源正极，电压表V2的正接线柱应与探针B相连；•B．当滑动变阻器滑动触头向左移动时，电压表V1、V2示数均减小；•C．当滑动变阻器滑动触头向左移动时，电源提供的总功率不变，滑动变阻器上消耗的电功率一定减小；•D．无论滑动变阻器触头向右或向左移，滑动变阻器上通过相同的电量时，电源消耗的化学能相等MNPBAV1V2•练习3—4如图所示的电路中，电池的电动势为E，内阻为r，R1和R2是两个阻值固定的电阻。当可变电阻R的滑片向a点移动时，通过R1的电流I1和通过R2的电流I2将发生如下的变化：•A．I1变大，I2变小；•B．I1变大，I2变大；•C．I1变小，I2变大；•D．I1变小，I2变小abI2I1R1RR2•练习3—5如图是两个电池I、II的U—I图象，根据图象判断下面哪些说法是正确的？•A．电池I的电动势比电池II的电动势大；•B．电池I的内阻比电池II的内阻小；•C．两图线的交点表示这时外电路的负载电阻R的值相等；•D．图线与横轴的交点表示该电池外电路短路时的电流UIIIIO•练习3—6某一电源，外电路只接有一个电阻R=6Ω，当将另一电阻R/与R并联后，通过电源的电流变为原来的2倍，而通过R的电流则变为原来的一半，试求R/和电源内阻r的大小。•练习3—7有包括电源和外电阻的电路，当外电阻加倍时，通过的电流为原来的，求原来电路的内、外电阻之比。•练习3—8如图所示电路中，电源电动势E=3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡L的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W，当电键S接位置1时，理想电压表的读数为3V，那么当电键S接到位置2时，小灯泡L的发光情况是•A．很暗，甚至不亮；•B．正常发光；•C．比正常发光略亮；•D．很亮，甚至有可能被烧坏32REr12SLV