2 闭合电路的欧姆定律-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

2 闭合电路的欧姆定律 [学习目标] 1． 理解电动势的概念 2． 了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和 3． 理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式 4． 会分析路端电压与负载的关系． 知识点一、电源与电动势 1． 非静电力：电源把 电荷从 极搬运到 极的力． 2． 电源：通过 做功把其他形式的能转化为电势能，使导体两端存在持续电压的装置． 3． 电动势：非静电力所做的功与所移动的 之比叫作电动势． 1　 公式：E＝，单位：伏特，用“V”表示． 2　 电动势是电源的属性，大小由电源中 的特性决定，与电源的 无关，跟外电路的组成及变化无关． 知识点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1． 闭合电路中的能量转化 1　 时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W＝ ＝ . 2　 在时间t内，外电路转化的内能为Q外＝ 内电路转化的内能为Q内＝ 3　 根据能量守恒定律，非静电力做的功应有W＝Q外＋Q内，即EIt＝ ，进一步得：I＝ 2． 闭合电路的欧姆定律 1　 内容：闭合电路的电流跟电源的 成正比，跟 成反比． 2　 表达式：I＝.外电路是纯电阻的电路。 3　 另一种表达形式：E＝ ．即：电源的电动势等于内、外电路 之和． 知识点三、路端电压与负载的关系 1． 路端电压的表达式：U＝ 2． 路端电压随外电阻的变化规律，对于确定的电源，电动势E和内阻r是一定的． 1　 当外电阻R增大时，由I＝可知电流I ，路端电压U＝E－Ir ． 2　 当外电阻R减小时，由I＝可知电流I ，路端电压U＝E－Ir ． 3　 两种特殊情况：当外电路断开时，电流I变为 ，U＝E.即断路时的路端电压等于 ．当电源两端短路时，外电阻R＝ ，此时电流I＝ 知识点四、路端电压与电流的关系（U一I图象） 　　如下左图所示为U－I图象，由知，图线为一条直线，与纵轴交点为电源电动势，与横轴交点为短路电流，直线的斜率的绝对值等于电源内阻。 　　由于一般电源的内阻r很小，故外电压U随电流I的变化不太明显，实际得到的图线往往很平，只画在坐标纸上的上面一小部分，为充分利用坐标纸，往往将横轴向上移，如下右图所示的实验图线。此时应注意，图线与横轴的交点，并非短路电流，不可盲目用它求内阻，但图线与纵轴的交点仍代表电动势E，图线斜率的绝对值仍等于内阻r。 知识点五、闭合电路中的功率 1． 电源的总功率 1　 任意电路：P总＝ ＝ ＝P出＋P内． 2　 纯电阻电路：P总＝ ＝. 2． 电源内部消耗的功率：P内＝ ＝IU内＝ ． 3． 电源的输出功率 1　 任意电路：P出＝ ＝IE－I2r＝P总－P内． 2　 纯电阻电路：P出＝ ＝. 3　 电源的输出功率随外电阻的变化规律： 当 时，有最大值，即 ，与外电阻R的这种函数关系可用如图的图象定性表示： 由图象还可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，当时，若R增大，则增大；当时，若R增大，则减小。 4． 电源的效率：指电源的输出功率与电源的功率之比，即 ×100%，对纯电阻电路：.所以当R增大时，效率提高，当时，电源有最大输出功率，效率仅为50%，效率并不高。 知识点六、动态电路的分析 根据欧姆定律及串、并联电路的性质，来分析电路中某一电阻变化而引起的整个电路中各部分电学量的变化况， 常见方法如下： 1． 程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即从阻值变化的部分入手，由串并联规律判知的变化情况，再由欧姆定律判知和的变化情况，最后由部分电路欧姆定律判知各部分物理量的变化情况。 分析解答这类习题的一般步骤是： 1　 确定电路的外电阻以及外电阻如何变化。 2　 根据闭合电路欧姆定律，确定电路的总电流如何变化。 3　 由，确定电源的内电压如何变化。 4　 由，确定电源的外电压（路端电压）如何变化。 5　 由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。 6　 确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。 2． 口诀法：此类题型还可用“并同串反”规律判断。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