物理选修3-1人教新课标2.7闭合电路欧姆定律课件.

13闭合电路的欧姆定律2•一、电源的电动势和内电阻•1.电动势E•(1)物理意义：反映电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量.•(2)大小：等于电路中通过1C电荷量时电源所提供的电能的数值，也等于电源电路时两极间的电压.未接入3•①电源电动势的大小由来决定.•②电动势是标量，但为了说明问题方便，习惯上规定电动势的方向，在电源内部从极指向极.•③电动势不是电压.•2.内电阻r：电源内部电路的电阻，有电流通过时自身会产生热量，电能转化为内能.电源本身负正4•二、闭合电路欧姆定律•1.内容：闭合电路里的电流跟成正比，跟成反比.•2.公式：•①.•②E=U外+Ir电源的电动势内外电路的电阻之和EIRr5•3.路端电压：外电路两端的电压，即电源的输出电压，U外=E-Ir.•(1)当外电阻R增大时，总电流I，路端电压U外.•当外电路断开时，I=，U外=.•(2)当外电阻R减小时，总电流I，内电压，路端电压.•当外电路短路时，外电阻R=，•I=，U外=.0E增大增大减小00Er减小增大6•(3)图象：U外-R关系图线如8-3-1所示，•由图象可知，随着外电阻R的增大，路端电压逐渐.图8-3-2图8-3-1增大7•U外-I关系图象如图8-3-2所示，•由U外=E-Ir可知，图线为一条直线，与纵轴交点为，与横轴交点为，直线的斜率表示.电源电动势短路电流电源内阻8•电路的动态分析•在如图8-3-3所示电路中,当变阻器R3的滑动触头P向b端移动时()图8-3-3A.电压表示数变大,电流表示数变小B.电压表示数变小,电流表示数变大C.电压表示数变大,电流表示数变大D.电压表示数变小,电流表示数变小9•根据题意分析得：把题中的电压表和电流表都看做是理想的，电路简化成：R2、R3并联后与R1串联.当滑动触头P向b端移动时，R3阻值变小.R2、R3并联部分总电阻变小，根据串联电路原理，R1和内电阻上电压增大，R2、R3并联部分电压减小，由此可得：外电路上总电压变小，电压表示数变小，R2上电流变小,但干路总电流变大，因此R3上电流变大，电流表示数变大，所以本题的正确选项应该为B.10变式训练1：如图834所示电路中，R1=4Ω，R2=6Ω，电源内阻不可忽略，电流表内阻不计，当电键S2闭合时，电流表的示数为3A，则当S2断开时，电流表示数可能为()A．3.2AB．2.1AC．1.2AD．0.8A图83411解析：断开后，总电阻变大，电流变小，A错．原来路端电压是12V，后来路端电压应大于12V，电流则大于1.2A.C和D错，B对．12•电源电动势与路端电压的关系•如图8­3­5，电源的内阻不可忽略．已知定值电阻R1＝10Ω，R2＝8Ω.当电键S接位置1时，电流表的示数为0.20A.那么当电键S接位置2时，电流表的示数可能是下列的哪些值()A．0.28AB．0.25AC．0.22AD．0.19A图83513电键接2后，电路总电阻减小，总电流一定增大，所以不可能是0.19A.电源的路端电压一定减小，原来路端电压为2V，所以电键接2后路端电压低于2V，因此电流一定小于0.25A.所以只能选C.14点评由于路端电压随外电阻的减小而减小，而电流随外电阻的减小而增大两因素同时制约一，本题只能选C.因此，在考虑电源内阻情况下，应同时注意总电流和路端电压的变化情况．15•变式训练2：如图8-3-6所示的电路中，电源E电动势为3.2V，电阻R的阻值为30Ω，小灯泡的额定电压为3.0V，额定功率为4.5W，当开关S接位置1时，电压表的读数为3V，那么当开关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.有可能被烧坏图8-3-6A16•闭合电路中的功率计算•三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V,它们的额定电流都为0.3A.若将它们连接成图8-3-6(a)、(b)所示电路,且灯泡都正常发光.17图8-3-6(1)试求图(a)电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；(2)分别计算两电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能.18•(1)由题意，在图(a)电路中，电路的总电流I总=IL1+IL2+IL3=0.9A•U路端=E-I总r=2.55V•UR2=U路端-UL3=0.05V•IR2=I总=0.9A•R2消耗功率为PR2=IR2UR2=0.045W19•(2)图(a)电源提供的电功率•P总=I总E=0.9×3W=2.7W•图(b)电源提供的电功率•P总′=I总′E′=0.3×6W=1.8W•由于灯泡都正常发光,两电路有用功率相等,而P总′＜P总,所以,题中图(b)电路比题中图(a)电路节能.20•(1)只要熟练掌握闭合电路的欧姆定律及功率的计算方法，本题不难解答.•电源的总功率：P总=IE=P内+P外•电源内阻消耗的功率：P内=I2r•电源的输出功率：P外=P出=IU•(2)由于图(a)中总电流为三灯电流之和，尽管E=E′，仍有P总＞P总′，该题从节能的角度为实际电路的连接提供了有力的理论依据.12点评21变式训练3：如图837所示的电路中，两平行金属板A、B水平放置，两板间的距离d=40cm.电源电动势E=24V，内电阻r=1Ω，电阻R=15Ω.闭合开关S，待电路稳定后，将一带正电的小球从B板小孔以初速度v0=4m/s竖直向上射入板间．若小球带电量为q=1×10-2C，质量为m=2×10-2kg，不考虑空气阻力．那么，滑动变阻器接入电路的阻值为多大时，小球恰能到达A板？此时，电源的输出功率是多大？(取g=10m/s2)图837222201102818()232ABABABURIPIRAUmgdqUmvUUVIERWUIrRA滑出滑滑小球进入板间后，受重力和电场力作用，且到板时速度为零．设两板间电压为由动能定理得：①所以滑动变阻器两端电压②设通过滑动变阻器电流为，由欧姆定律得③滑动变阻器接入电路的电阻电源的输出功率解析：④⑤23•电路与力学知识的结合•电子秤是一种将力学量转化为电学量进行测量的装置.图8-3-8(a)是某同学在科技活动中自制电子秤的原理图，该电子秤利用电压表的示数来指示物体的质量.托盘与电阻可忽略的弹簧相连，托盘与弹簧的质量均不计.滑动变阻器的滑动端与弹簧相连，托盘没有放重物时，电压表示数为零，设变阻器总电阻为R，总长度为L，电源的电动势为E，内阻为r，限流电阻为R0，弹簧劲度系数为k，若不计一切摩擦和其他阻力.24•(1)通过分析求出电压表示数U与所称物体质量m的关系式；图8-3-825•(2)由(1)的计算结果可知，电压表示数与待测物体质量不成正比，不便于划分刻度.请你利用原有器材进行改进，使电压表的示数与待测物体的质量成正比，以利于刻度的划分，在图8-3-8(b)的基础上完成改进电路图，并求出电压表的示数U与所称物体质量m的关系式.26•(1)设当所称物体的质量为m时，弹簧被压缩的距离为x，由胡克定律和物体平衡条件得：•mg=kx,即x=•由电阻定律可知，此时滑动变阻器接入电路中的有效电阻为R′=mgkxmgRRLkL27•由闭合电路的欧姆定律得，电路中的总电流为：•I=•电压表测得的R′两端的电压，由欧姆定律得•U=IR′=00()EkLERRrkLRrmgR0()mgREkLRrmgR28•(2)改进后的电路图如右图所示•I′=•此时电压表测的仍是R′两端的电压•U=I′R′=0·EmgRRRrkL0()mgREkLRRr0ERRr29变式训练4：压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图83-9(a)所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球．小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图839(b)所示，下列判断正确的是()图83930A.从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B.从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C.从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D.从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动解析：t1到t2时间内，电流持续增大，压敏电阻值持续减小，球对电阻的压力持续增大，球所受的外力为变力，说明车做变加速运动；t2到t3时间内，电流恒定，说明球和压敏电阻间的压力恒定，车做匀加速直线运动．答案：D