12.2 闭合电路欧姆定律-2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教版2019版必修第三册)

12.2 闭合电路欧姆定律 学习目标 1．理解闭合电路欧姆定律及其公式，并能熟练地用来解决有关的电路问题。 2．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象表达，并能用来分析、解决有关问题。 3．理解闭合电路的功率表达，知道闭合电路欧姆定律是能量转化与守恒的一种表现形式。 重点：1．闭合电路的欧姆定律。2．路端电压与电流（外电阻）关系的公式表示及图线表示。来源:Zxxk.Com] 难点：1．电动势的概念。2．路端电压与电流（或外电阻）的关系。 知识点一、闭合电路欧姆定律 1．闭合电路组成及描述闭合电路的基本物理量 （1）内电路、内电阻、内电压 将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路，如图所示，电源内部的电路叫闭合电路的内电路。内电路的电阻叫电源的内阻。 当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示。 （2）外电路、外电压（又称路端电压） 电源外部由用电器和导线组成的电路叫外电路，在外电路中，沿电流方向电势降低。 外电路两端的电压叫外电压，也叫路端电压，用U外表示。 （3）三者关系：E＝U内＋U外。 2．闭合电路中的能量转化：如图所示，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。 3．闭合电路欧姆定律 （1）内容：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内、外电路中的电阻之和成反比。 （2）表达式：I＝公式中，R表示外电路总电阻，E表示电源的电动势，r是电源内阻。 （3）适用范围：纯电阻电路。 4．闭合电路的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＋Ir ② 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 【题1】若用E表示电源电动势，U表示外电压，U′表示内电压，R表示外电路总电阻（外电路为纯电阻电路），r表示内电阻，I表示总电流，考察下列各关系式： ①U′＝IR　②U′＝E－U　③E＝U＋Ir　④I＝　⑤U＝R　⑥U＝E＋Ir 上述关系式中成立的是 A．①②③④　 B．②③④⑤ C．③④⑤⑥　 D．①③⑤⑥ 【题2】如图所示，电灯L标有“4V、1W”，滑动变阻器R总电阻为50Ω，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时电流表示数为0.45A，由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时电流表示数变为0.5A，电压表示数变为10V，若导线完好，电路中各处接触良好，试问： （1）发生故障是短路还是断路？发生在何处； （2）发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多少； （3）电源电动势和内电阻分别为多大？ 【题3】如图所示为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、启动电动机组成的电路，蓄电池内阻为0.05Ω。电流表和电压表均为理想电表，只接通S1时，电流表示数为10A。电压表示数为12V，再接通S2，启动电动机工作时，电流表示数变为8A，则此时通过启动电动机的电流是 A．2A　　 B．8A　　C．50A　　 D．58A 知识点二、路端电压与负载的关系 1．路端电压与电流的关系 （1）公式：U＝E－Ir。 （2）图象（U－I）：如图所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。 2．路端电压随外电阻的变化规律 外电阻变化 R↑ R→∞ R↓ R＝0 电流I＝ I↓ I→0 I↑ I＝ 内电压U′＝Ir＝E－IR U′↓ U′→0 U′↑ U′→E 路端电压U＝IR＝E－Ir U↑ U→E U↓ U→0 （1）对纯电阻电路U外＝IR＝E－Ir＝E－·r 注意：①断路：R＝∞，I＝0，U外＝E，此为直接测量电动势的依据。 ②短路：R＝0，I＝（称为短路电流），U外＝0，短路电流很大，极易烧毁电源和线路，所以严禁短路。 （2）对一定电源，电流、路端电压、内电压随外电路电阻的改变而改变，变化情况如下（↑表示增加，↓表示减少）。 【题4】（多选）对于电动势和内阻确定的电源的路端电压，下列说法正确的是（I、U、R分别表示干路电流、路端电压和外电阻） A．U随R的增大而减小 B．当R＝0时，U＝0 C．当电路断开时，I＝0，U＝0 D．当R增大时，U也会增大 3．闭合电路的动态分析方法 （1）闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化（或开关的通断）引起各部分电压、电流（或灯泡明暗）发生变化，分析这类问题的基本思路是：分