闭合电路欧姆定律的应用ppt课件

《恒定电流》新课标高中物理选修3－17闭合电路的欧姆定律应用1内外UUEIUIUEI内外闭合电路欧姆定律及能量守恒1．电源提供的功率（电源功率）EIP总2．电源的输出功率（外电路得到的功率）IUP外外3．电源内阻上的热功率rIIUP2内内4、供电效率=P出/P总＝U外/EEIRIr22EIIRIr5、纯电阻电路11RrRrR2例1、分析滑动触头向上滑动时，各电表的示数变化？主题1、直流电路的动态分析★程序法（逻辑推理法）：EIRrUEIr3RR111UIRAV由部分→整体→部分。从变化电阻的变化→总电阻的变化，由闭合电路欧姆定律→总电流、路端电压的变化，部分电路欧姆定律→固定支路上电压、电流的变化，再→变化支路上电压、电流的变化，结合分压、分流关系综合判断。23III222UIR12UUU3★直观法：“串反并同”法电流表与R3串联，则电流表的示数变化与阻值变化相反。电压表与R3并联，则电压表的示数变化与阻值变化相同。3RVA例2、如图所示是一实验电路图．在滑动触头由a端滑向b端的过程中，下列表述正确的是A．路端电压变小B．电流表的示数变大C．电源内阻消耗的功率变小D．电路的总电阻变大4例3、在如图所示的电路中，滑动变阻器总阻值和另外两个电阻阻值均为R，电源电动势为E，内电阻为R/4，分析滑动变阻器滑片从下向上移动过程中，电压表和电流表示数如何变化？求出最大电压和最小电流表。(Rx)(R+R-x)R3R总当x=R/2时，总电阻最大解：所以，R外先↑后↓V先↑后↓A先↓后↑Imin=E/RUmax=3E/45例1、在图示的电路中，电源是用4节电池连成的串联电池组，每节电池的电动势为1.5V,内阻为1Ω，R1=8Ω，R2=8Ω,R3=4Ω.R1、R2、R3上的电流是多少？R1R2R3E=6.0V，r=4ΩR外=2ΩE6I1ARr24UEIr642V11U1IAR422U1IAR433U1IAR2主题2、闭合电路的分析与计算定电源定等效电阻定电流定电压研究部分电路6例2、如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A；当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势及内阻．s闭合时111.60.4EUIrrR1和R2并联s断开时只有R1接入电路外电阻变大，路端电压变大，总电流变小12EUUIIr1.70.3r2EV1r7例3、如图所示电路，变阻器R1的最大值为4Ω，此时它的有效值为2Ω，定值电阻R2=6Ω，电源内阻r=1Ω，当开关S闭合时，电源消耗的总功率为16W，输出功率为12W，这时灯正常发光，求①电灯电阻，②当开关断开时，要使电灯仍正常发光，R1的滑片应移至什么位置？并求出此时电源的输出功率及电源的效率？LR1R2ErP内=16－12=4W=I2r电源总电流:I=2A电动势E=P总/I=8V解：U内=Ir=2V，U外=E－U内=6V通过R2的电流I2=U外/R2=1A通过R1的电流I1=I－I2=1A，电压U1=I1R1=2VRL=（U外－U1）/I1=4ΩK断开，U灯=4v,RL=R1+rR1=3ΩI灯=1AP总=EI灯=8WP内=I灯2r=1WP出=7Wη=7/8=87.5%8电路计算的一般方法：1、分析电路，画出等效电路。（基础）2、计算等效电阻。（关键）3、计算总电流、路端电压。（主线）4、结合部分电路欧姆定律、串联、并联规律分步计算。（分压、分流灵活运用）5、部分→全部→部分，外→内→外，分压→分流，R→I→U.922IR()EPRRr222P2ERRRrr22P()4RERrrrR2E4mPrPRrE2/4roR1R2221212()()EEPRRRrRr212r=RR讨论输出功率随外电阻的变化，一定要确定外电阻与内电阻的关系。P主题3、讨论电源的输出功率（纯电阻电路）10例1、如图所示电路，已知电源电动势E=3v，内电阻r=1Ω，R1=2Ω，滑动变阻器的阻值可连续调节，求:当R多大时，R消耗的功率最大？当R多大时，R1消耗的功率最大？R1R解：当R=R1+r=3Ω时，R消耗功率最大内外电路转化当R=0时，通过R1的电流最大，R1消耗的功率最大要注意区分求可变电阻的最大功率和定值电阻的最大功率。只有定值电阻才可以归入内电路，当作内电阻，直接用最大输出功率的条件讨论。讨论当滑动变阻器滑片从左向右移动过程中，电源的输出功率如何变化？若r=3Ω呢?11UIo（U，I）电源的输出功率R外=r时，U=E/2.电源的输出功率最大。但电源的效率为50%。UIEIU电源内部消耗功率思考：可不可以从图像面积变化中讨论输出功率、总功率、电源内部消耗功率、电源效率之间的关系？12例1、如图所示，电路中E＝10V，R1＝4Ω，R2＝6Ω，C＝30μF.电池内阻可忽略．(1)闭合开关S，求稳定后通过R1的电流．(2)然后将开关S断开，求这以后通过R1的总电量主题4：含有电容电路的分析分析要点：电容器处于稳定状态时，电容器相当于断路，与之串联的电阻不降压；电容器两极的电压等于与之并联电路两端的电压．101460EIARr126CUIRV64301061.810C11CQCU开关打开后210CUEV22CQCU4310C4211.210QQQC13R1R2R3C1C2例2、如图所示，电源有不可忽略的内阻，R1、R2、R3为三个可变电阻，分析当R1或者R2变化时，电容器C1、C2所带电荷量的变化。R1↑R总↑U外↑Q1↑I↓U2↓Q2↓R2↑R总↑U外↑Q1↑I↓U1↓U2↑Q2↑14主题5、电源的伏安特性线UIO●E●EI=r短UrIIrEUI/AU/V0123451.51.41.31.21.1U/VI/A0UIR15R0Rv2v1AUIO●两条图线反应了两个欧姆定律，图线交点的意义是：此时外电压、总电流就是R两端的电压和通过的它的电流。例116例2.(06上海）在如图所示电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列比值正确的是（A）U1/I不变，ΔU1/ΔI不变．（B）U2/I变大，ΔU2/ΔI变大．（C）U2/I变大，ΔU2/ΔI不变．（D）U3/I变大，ΔU3/ΔI不变．R↑U3↑I↓U2↑U1↓R1=ΔU1/ΔIr=ΔU3/ΔIuuIIU3↑=U2↑+U1↓ΔU1＜ΔU2△U3=△U2+△U1ACDI=U/RU=E－Ir17end18例3、在图示电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1=100，R2的阻值未知，R3是一滑动变阻器，在其滑键从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压随电流I的变化图线如图，其中图线上的A、B两点是滑键在变阻器的两个不同端点时分别得到的，求①电源的电动势和内电阻。②定值电阻R2的阻值。③滑动变阻器R3的最大值。④上述过程中R1得到的最大功率及电源的最大输出功率。R3R2R1u/vI/A48121600.20.40.60.8●●AB11EU+Ir=16+0.2r22EU+Ir=4+0.8rE20Vr=20，滑键在最左端13A213ARRUR80RRI滑键在最右端B2BUR5I3R300131m132REU15VRRr1m1m1UP2.25WR当R外=r时2mEP5W4r19练习、1、如图所示的电路中，R1=R2=4欧姆，R3=2欧姆，电源电动势E=30伏，内阻r=2欧姆，电容器C=2微法，其板间距离d=1厘米，板间有一质量m=0.1克，带电量q=10－6库的带正电液滴．若g=10米/秒2，下面说法正确的是[]A．当K1断开，K2闭合时，液滴保持静止B．当K2断开，K1闭合时，液滴保持静止C．当K1断开，K2闭合时，液滴有10米/秒2向上的加速度D．当K2断开，K1闭合时，液滴有10米/秒2向上的加速度●●●●abcdbacdR1R2R3K2K1202、C=2.7微法，电阻R1=6欧，R2=2欧．问当电键K断开时，M点电势φM为多少伏？当K接通时，待电路稳定以后，每秒钟有多少库电荷通过R1？从K断开到接通，有多少库的电荷通过R2？解：k断开时，φM=－9VK接通时，I=E/（R1+r)=1Aq1=It=1CQ2=EC=2.7×10－5C5211EQRC1.810CRr△Q2=9.0×10－6C21ARD3、电源内电阻r=1Ω,电炉电阻R=19Ω，电解槽电阻r′=0.5Ω当开关断开时，电炉消耗的功率684W，当开关闭合时，电炉消耗的功率为475W，求开关闭合时电解槽中电能转化为化学能的功率。分析：当K断开时，P1=E2R/(R+r)2K闭合时，P2=UAD2/RE=UAD+Ir通过电炉的电流I1=UAD/R通过电解槽的电流I2=I－I1电解槽获得的热功率P电=I2UAD电解槽的热功率P热=I22r′E=120VP化=P电－P热22＋－FE=250VR1=1ΩR2=1Ωr=3Ω电热器组50只，每个额定电压200v，额定功率1000w①当接通几只电热器时，实际使用的电热器都能正常工作？②当接通几只电热器时，发电机输出功率最大？③当接通几只时，电热器组加热物体最快？④接通几只电热器时，电阻R1、R2上消耗的功率最大？⑤当接通几只电热器时，实际使用的每只电热器中电流最大？R=40Ω4、23uIuIooR1R2讨论：若两个电阻，分别接到相同的电池上，R1＜R2，比较电流、电压。R2R1I2I1U2U1121212UU,II,若同一电阻接在两个电源上时R1R1E1、r1E2、r2E1=E2，r1＞r212比较两个电路的电流和路端电压大小？24R1UEERr1r/R外12●U/vR/Ω五、路端电压随负载外电阻的变化情况60213、如图，将总电阻R0=22Ω的滑动变阻器与电源相连，已知该电源的路端电压随外电阻变化图线如图，电源正常工作时允许通过的最大电流为2A，求：电源电动势和内电阻。接到滑动变阻器A、B间的负载电阻阻值R′的许可范围。R0R′E=12V，r=2Ω电源允许通过的最大电流为2A，则内电压为4V，外电压为8V。R外=4Ω00RR4RRR′≥4.9Ω25例3、一电路如图所示，电源电动势E=28V，内阻r=2Ω,电阻R1=12Ω，电阻R2=R4=4Ω，R3=8Ω，C为平行板电容器，电容C=3.0μF，虚线到两极板距离相等，极板长度L=0.20m，两极板的间距d=1.0×10-2m。若开关s处于断开状态，则其闭合后，求流过R4的总电荷量为多少？若开关S断开时，有一带微粒，沿虚线方向以v0=2.0m/s的初速度射入C的电场中，刚好沿虚线匀速运动，问当开关S闭合后，此带电微粒以相同初速度沿虚线方向射入C的电场中，能否从C的电场中射出？1R2R4R3RS26