12.1 闭合电路欧姆定律 导学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

闭合电路欧姆定律1 知识点一：闭合电路的欧姆定律 1.闭合电路组成 (1)外电路：电源 部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势 。 (2)内电路：电源 部的电路。 2.闭合电路的欧姆定律 (1)推导：如图所示，设电源的电动势为E，外电路电阻为R，内电路电阻为r，闭合电路的电流为I。在时间t内： ①外电路中电能转化成的内能为E外＝I2Rt。 ②内电路中电能转化成的内能为E内＝ 。 ③非静电力做的功为W＝Eq＝EIt。 根据能量守恒定律有W＝E外＋E内， 所以EIt＝I2Rt＋I2rt。 整理后得到E＝IR＋Ir，即I＝。 (2)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电路的电阻之和成 。 (3)表达式：I＝ 。 (4)常用的变形式：E＝ ＋Ir，E＝U外＋ ， U外＝E－ 。 (5)适用范围： ①I＝、E＝IR＋Ir只适用于外电路为 的闭合电路。 ②U外＝E－Ir、E＝U外＋U内适用于任意的闭合电路。 [例1]　如图所示的电路中，电阻R1＝9 Ω，R2＝15 Ω，电源电动势E＝12 V，内电阻r＝1 Ω。求当电流表示数为0.4 A时，变阻器R3的阻值多大？ 解： 知识点二：闭合电路的动态分析 [例2]　如图所示电路，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中 (　　) A.电压表与电流表的示数都减小 B.电压表与电流表的示数都增大 C.电压表的示数增大，电流表的示数减小 D.电压表的示数减小，电流表的示数增大 方法总结 1．程序法：各部分电压、电流变化 固定支路 可变支路 分清电路结构 局部电阻变化 总电阻变化 总电流变化 路端电压变化 并联分流 串联分压 先分析 后分析 练习1 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 练习2 (多选)如图中的四个电表均为理想电表，当滑动变阻器滑片P向右端移动时，下面说法中正确的是(　　) A．电压表V1的读数减小，电流表A1的读数增大 B．电压表V1的读数增大，电流表A1的读数减小 C．电压表V2的读数减小，电流表A2的读数增大 D．电压表V2的读数增大，电流表A2的读数减小 方法总结 2．“串反并同”结论法： (1)所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。 (2)所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。 即：←R↑→ 3．极限法：因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零去讨论。 闭合电路欧姆定律2 知识点三：路端电压与负载的关系 1.公式：对纯电阻外电路U外＝IR＝E－Ir＝ 2.在纯电阻电路中，路端电压与外电阻R之间的关系： ①当外电阻R增大时，电流I (E和r为定值)，内电压Ir ，路端电压U外 ；当外电路 ，I＝0，此时U外＝E。 ②当外电阻R减小时，电流I ，内电压Ir ，路端电压U外 ；当外电路 时，R＝0，I＝ ，U外＝0。 3. 两类U­I图线的比较 电源 电阻 图形 物理意义 电源的路端电压随电路电流的变化关系 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 截距 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 斜率 (绝对值) 电源电阻r 电阻大小 坐标U、I 的比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小 坐标U、I 的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 [例3]　（多选）如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U－I图像，则下列说法中正确的是(　　) A.电动势E1＝E2，短路电流I1＞I2 B.电动势E1＝E2，内阻r1＞r2 C.电动势E1>E2，内阻r1＜r2 D.当两电源的工作电流变化相同时，电源2的路端电压变化较大 [例4]　如图所示的电路中，当开关处于位置1时，理想电流表的读数I1=0.2A；当开关处于位置2时，电流表的读数为I2=0.3A，R1=14Ω，并且已知R2=9Ω，试求电源的电动势E和内电阻r． 知识点四：含电容器电路的分析与计算