第7课 闭合回路欧姆定律-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第7节 闭合回路欧姆定律 目标导航 学习目标 1.理解闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。 2.理解路端电压与负载的关系，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。 3.掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。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。 核心提炼 1个规律——闭合电路欧姆定律 1个关系——路端电压与负载的关系 1个图象——电源的U－I图象 知识精讲 知识点01 闭合电路 1.闭合电路的组成及电流流向 2.闭合电路中的能量转化 如图1所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即EIt＝I2Rt＋I2rt。 图1 知识点02闭合电路欧姆定律 1.内容：闭合电路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。 2.公式：I＝① 或E＝IR＋Ir② 或E＝U外＋U内。③ 3.适用条件：①②适用于外电路为纯电阻电路，③适用于一切电路。 知识点03路端电压与负载的关系 1.路端电压的表达式：U＝E－Ir。 2.路端电压随外电阻的变化规律 (1)当外电阻R增大时，由I＝可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir 增大。 (2)当外电阻R减小时，由I＝可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir 减小。 (3)两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为0，U＝E。即断路时的路端电压等于电源电动势。当电源短路时，外电阻R＝0，此时I＝。 3.外电压U与电流I的关系 由U＝E－Ir可知，U－I图象是一条斜向下的直线，如图2所示。 图2 (1)图象中U轴截距E表示电源的电动势。 (2)I轴截距I0等于短路电流。 (3)图线斜率的绝对值表示电源的内阻，即 r＝。 注意　若纵坐标上的取值不是从零开始，则横坐标截距不表示短路电流，但斜率的绝对值仍然等于内阻。 思考判断 1.如图3甲所示，电压表测量的是外电压，电压表的示数小于电动势。(√) 图3 2.如图3乙所示，电压表测量的是内电压，电压表的示数小于电动势。(×) 3.外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。(×) 4.外电路的电阻越小，路端电压就越大。(×) 5.电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。(×) 【知识拓展】 　闭合电路欧姆定律 [要点归纳] 闭合电路欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)① E＝U外＋Ir② E＝U外＋U内③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路；②③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路，⑤式普遍适用 [精典示例] [例1] 在如图4所示的电路中，R1＝20.0 Ω，R2＝10.0 Ω，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1＝0.20 A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2＝0.30 A，求电源的电动势和内电阻。 图4 解析　设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别置于1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程： E＝I1R1＋I1r① E＝I2R2＋I2r② 代入数据解之得E＝6 V，r＝10 Ω。 答案　6 V　10 Ω 闭合电路问题的求解方法 (1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。 (2)求干路中的电流：若各电阻阻值和电动势都已知，可用闭合电路的欧姆定律直接求出，也可以利用各支路的电流之和来求。 (3)应用闭合电路的欧姆定律解决问题时，应根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点求出部分电路的电压和电流。　　　　　　 [针对训练1] 在图5所示的电路中，R1＝9 Ω，R2＝5 Ω，当a、b两点间接理想的电流表时，其读数为0.5 A；当a、b两点间接理想的电压表时，其读数为1.8 V。求电源的电动势和内电阻。 图5 解析　当a、b两点间接理想的电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5 A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R2＋r) 代入数据得：E＝0.5(5＋r)① 当a、b两点间接理想的电压表时，回路中的电流 I2＝＝ A＝0.2 A 由闭合电路欧姆定律得： E＝I2(R2＋R1＋r) E＝0.2(14＋r)② 联立①②得：E＝3 V，r＝1 Ω 答案　3 V　1 Ω 　路端电压与负载的关系 [要点归纳]　 1.外电阻的两类变化引起的相应变化 (1) 说明：电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压。 (2) 说明：由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，