- 2021-06-02 发布 |
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文档介绍
高二物理闭合电路欧姆定律人教版知识精讲
高二物理闭合电路欧姆定律人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容 闭合电路欧姆定律 二. 知识要点 知道电动势的定义。理解闭合电路欧姆定律的公式,并能熟练地用来解决有关的电路问题。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压,电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,知道这种关系的公式表达和图线表达,并能用来分析、计算有关问题。理解闭合电路的功率表达式。理解闭合电路中能量转化的情况。 三. 重点、难点解析 1. 电动势 (1)电动势的数值: 电源电动势数值上等于没有接入外电路时两极间的电压 电源接入外电路时: 伏特表示数小于ε 原因:外电路(电源外部的电路,其两端电压称为路端电压)内电路(电源内部的电路,对电荷定向移动也有阻碍作用,也有电势降落) 观察随外电路电阻变化,两伏特表的示数如何变化?增大时,U端增大,U内减少,在误差范围内U外+U内= 常数(等于未接入外电路时电源两极间的电压)。 结论:在电源接入外电路时,电动势的大小等于外电压与内电压之和。 从能量观点分析电动势的物理意义: 电流做功:W= qU ∵ ∴ 式中的:指电源提供的电能 式中的:指内外电路消耗的电能 因此,从能量角度看:指电路中移动单位电荷时,电源提供的电能。 例:干电池的电动势,物理意义是:在电路中有1C电量通过时,该电源能把1.5 J的化学能转化为电能。 蓄电池的电动势,物理意义是:在电路中有1C电量通过时,该电源能把2J的化学能转化为电能。 可见:电动势越大,表明电源能把其它形式的能量转化为电能的本领越强。 (2) 电动势的物理意义:是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领的物理量。 定义:电源移动电荷做功W,与移动电荷量的比,叫做电源的电动势。 单位:伏特(V) 电动势与电压的区别 电动势:在电源内部移动单位正电荷时非静电力所做的功,即移动1C电荷其它形式能转化为电能的数量。 电压:在电路中移动单位正电荷时电场力所做的功,即移动1C电荷电能转化为其它形式的能量的数量。 例:在闭合电路中,,则在电路中移动2C电荷时: (1)电源把 4.0J 的化学能转化为电能; (2)电源内部产生的内能为 1.0 J; (3)外电路上电流做功 3.0 J; (4)电源输出的电能为 3.0 J。 2. 闭合电路的欧姆定律 推导:∵ ,(纯电阻电路) ∴ 闭合电路欧姆定律的内容: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。 3. 路端电压跟负载的关系 外电路两端的电压叫路端电压(或) 路端电压随外电阻的变化情况,电路如图所示。 当外电阻增大时,电流减小,路端电压增大;当外电阻减小时,电流增大路 端电压减小。 两种特殊情况 当外电路断路时: 当外电路短路时: 路端电压随电流变化关系图象,又叫电源外特性曲线。 分析: (1)U外=ε-Ir U外= 0,Ir =ε (2)纵坐标轴上的截距值为ε (3)横坐标轴上的截距为短路电流值,I短=ε/r (4)图象斜率,理想电源r=0,图象与横轴平行 4. 闭合电路中的功率 由公式 得到 式中的表示电源提供的电功率,和分别表示外电路和内电路上消耗的电功率。上式表示,电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其它形式的电能,另一部分消耗在内电阻上,转化为内能。电源的输出功率P随外电阻R变化的规律。 在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(设、r是定值)向变化的外电阻供电时,输出的功率,又因为,所以 ,当时,电源有最大的输出功率。我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线,如图所示。 在纯电阻电路中,当用一个固定的电源(即、r是定值)向变化的外电阻供电时,输出的功率有最大值.当输出功率最大时,电源的效率不是最大。 【典型例题】 [例1] 如图所示:当R3的滑片P向右滑动时,伏特表和安培表的示数如何变化? 解析:滑片P向右滑动时,R3阻值增大,总电阻增大,干路电流减小,路端电压增大,因此伏特表示数增大;因为干路电流减小,所以U1减小,U2增大,得出安培表示数增大。 [例2] 图示电路中,电流表、电压表均为理想表,R=2.5Ω,当电键S接1时,电压表示数为1.5V,S接2时,电流表示数为3A,求S接3时电流表、电压表的示数。 解析:S接1时电源开路,电压表示数为电动势的值,ε=1.5V。 S接2时电源短路,, S接3时, , [例3] 如图所示,电源的总功率为40W,输出功率为37.6W,R1= 4Ω,R2= 6Ω,r= 0.6Ω。试求:电源电动势ε、电阻R3的值、外电阻改变时电源最大输出功率。 解析:电源的功率P=Iε= 40W,输出功率P出=37.6W P内= P-P出= 40-37.6=2.4W,P内= I2 r,I=2A。 ε=, 电路改画后,如下图所示。外电阻R为R2、R1并联后,再与R3串联的总电阻。R外=R12+R3,R12 =2.4Ω,R3=7.0Ω。 【模拟试题】 1. 关于电源,下列说法中正确的是( ) A. 电源可将其它形式的能量转化为电能 B. 在电源内部只有其它形式的能量转化为电能 C. 在电源内部,依靠电场力将自由电子从电源负极搬到正极 D. 电源就是产生电荷的装置 2. 关于电动势,以下说法中正确的是( ) A. 电源的电动势等于电源两极间的电势差 B. 用电压表直接测量电源两极间的电压,测得的数值总小于电源电动势的数值 C. 电源电动势的数值等于电路中通过1C的电荷时,电源提供的电能 D. 电动势就是路端电压 3. 在闭合电路里,当外电压增大时,内电压将 ;外电压减小时,内电压将 ,但内、外电压之和是一个 ,总等于电源的 。 4. 蓄电池的电动势是2V,表明在蓄电池内部,把 能转化为电能时,可使1C电量的电荷获得 J的电能。 5. 如图所示电路中,当电阻R由2Ω改为6Ω时,电流强度减小为原来的一半,则电源的内电阻为( ) A. 1Ω B. 2Ω C. 3Ω D. 4Ω 6. 有两节电池,它们的电动势分别为和,内电阻分别为和。将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( ) A. 图像交点所示状态,两电路的外电阻相等 B. >, > C. 图像交点所示状态,两电路的电阻相等 D. >, < 7. 一个小电珠的额定功率是0.6W,额定电压是6V,将它与一个电阻R串联后接到=9V, r =1Ω的电池上,则当R等于多大时,小电珠能正常发光? 【试题答案】 1. A 2. BC 3. 减小;增大;恒量;电动势 4. 化学能;2 5. B 6. AB 7. 29Ω 查看更多