高中物理 第二章 恒定电流 第7节 闭合电路的欧姆定律课件

第二章恒定电流2.7闭合电路的欧姆定律R＝ρlS与R＝UI的区别．R＝ρR＝意义决定式定义式理解说明导体的电阻由ρ、l、S决定，即与l成正比，与S成反比提供了一种测电阻的方法——伏安法．不能认为R与U成正比，与I成反比适用范围任何导体金属导体、电解质溶液lSUI1、电阻定律的内容与表达式故电阻率的单位：欧·米（Ω·m）2、电阻率1）电阻率ᵖ的作用：反映材料导电性能的物理量2）电阻率ᵖ的定义：用某种材料制成长1m，横截面积为1m2的导体的电阻值定义为此材料的电阻率。3）电阻率ᵖ的单位：lSRRSl由得电阻率与导体材料、温度等有关，与U、I、l、S均无关4）影响电阻率ᵖ的因素：5）电阻率ᵖ的大小与导体性的关系：电阻率越大则材料的导电性越差、越不容易导电6）电阻率ᵖ与电阻R的关系：电阻率反映导体材料导电性能，电阻是反映导体对电流阻碍作用的大小，ᵖ、R无因果关系7）电阻率与温度的关系：(1)金属材料的电阻率随温度的升高而增大(制成电阻温度计)．(2)半导体材料的电阻率随温度的升高而减小(热敏电阻).(3)有些材料电阻率几乎不受温度的影响，(制作标准电阻)．闭合电路2．电路基本物理量(1)电源内部电阻r、电源内电阻上的电压U内．外电路内电路电源内部有电压电源内部有电阻电源外部有电阻外电阻有电压(2)电源外部电阻R、电源外部电压U外1．电路的基本组成电源、用电器、导线、电键(3)思考：内电压U内、外电压U外与电源的电动势E关系如何？内电路外电路内电路外电路电动势等于内电压和外电压之和2．闭合电路欧姆定律．EIRr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．1)内容:E＝U外＋Ir2)表达式:3)推导式:E＝U外＋U内E＝IR＋IrU外＝E－Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合回路既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路4)电源的路端电压:电源正、负两极间的电压叫路端电压U端、即是外电路的电压U外U端＝U外5)电源的短路电流:外电路短路（即电源正、负极直接连通）时的电流，此时外电阻R＝0EIr短例1.如图所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，当单刀双掷开关S扳到位置1时，测得的电流I1=0.2A；当S扳到位置2时，测得电流I2=0.3A。求电源电动势E和内电阻r。rSEAR1R212111EIRIr222EIRIr答案：r=1.0Ω，E=1.80V1．一块太阳能电池，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池与一阻值为20Ω的电阻器构成一闭合电路，则它的路端电压是()A．0.10VB．0.20VC．0.30VD．0.40V外电路开路，电源两端的电压等于电动势大小由短路电流可求电源内阻大小r＝＝20Ω.由闭合电路欧姆定律求电流I＝＝20mA路端电压就是外电阻两端的电压U＝IR＝400mV＝0.40V800=40EI短800=mA20+20ERr闭合电路路端电压跟负载的关系1、如图电路：R增大，R减小，IrEU2、两个特例：(2)外电路短路时0/0RIErU端，，0RIUE端，，(1)外电路断路时E、rsRAVE、rAVE、rAV电流减小，路端电压增大电流增大，路端电压减小闭合电路的伏安特性曲线1、外电压与电流的关系式UEIrrEI/短2）横轴截距表示电源的短路电流3）斜率的绝对值表示电源的内阻1）纵轴截距表示电源的电动势E．2、图象的物理意义UIOEI短θ注意：当坐标原点不是0时斜率的求法例2.如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光.如果变阻器的滑片向b端滑动,则()A.电灯L更亮,安培表的示数减小B.电灯L更亮,安培表的示数增大C.电灯L变暗,安培表的示数减小D.电灯L变暗,安培表的示数增大答案：A①R1电阻变大②线路中电流变小，A示数变小③内电压变小④外电压变大，L两端电压变大，灯变亮例3.在如图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是()A．A变大，V变大B．A变小，V变大C．A变大，V变小D．A变小，V变小滑片P向右移动滑动变阻器接入电路的电阻变大总电阻也变大电流表示数变小回路中电流减小R0两端电压减小滑动变阻器两端电压升高，电压表示数变大B4、闭合电路动态分析的步骤:(1)判断动态源及动态源总电阻的变化,判断全电路总电阻的变化情况．(2)判断闭合电路干路电流的变化情况．(3)依据U=E-Ir，判断外电路电压(路端电压)的变化情况．(4)依据分压、分流原理判断动态部分的物理量的变化．闭合电路中的功率1．电源的功率P：2EPRrP＝IE(普遍适用)，P＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)2．电源内阻消耗功率P内：P内＝I2r3．电源的输出功率P出：P出＝I2R＝U2外/R(只适用于外电路为纯电阻的电路)P出＝IU外＝P-P内(普遍适用)4．输出功率随外电阻R的变化关系：或由P出＝P-P内＝EI－I2r建立P出——I的函数关系当I＝E/2r时P出取极大值为E2/4r当R＝r时P出取极大值为E2/4r(1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝，此时电源效率η＝50%.(2)当R＞r时，随着R的增大输出功率越来越小．(3)当R＜r时，随着R的增大输出功率越来越大．(4)当P出＜Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2.(5)P出与R的关系如图所示．24Er例3.一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如图所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)电源的输出功率．纵坐标为电源的电动势横坐标为短路电流图线斜率的绝对值为内电阻图线交点坐标即为工作电流和电压解析：(1)由题图所示U－I图线知：电源电动势E＝4V，短路电流I短＝4A．故内阻r＝＝1Ω.EI短(2)由图象知：电源与电阻串联电流I＝1A，此时对应路端电压U＝3V.(3)由图象知R＝3Ω.故P出＝I2R＝3W.由图线可以求出外电阻阻值