内容正文:
第2节 闭合电路欧姆定律
积累
必备知识
一、电源的电动势和内阻
1.电动势
(1)意义:表征电源将其他形式的能转化为电势能的特性。
(2)表达式:E= ,单位:伏特(V)。
(3)大小:在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从 移到 所做的功。
2.内阻:电源内部导体的电阻。
负极
正极
二、闭合电路
1.闭合电路:用导线把 、 连成的电路。其中 、导线组成外电路,电源 是内电路。
2.电动势与电压的关系:电流通过外电路,也通过内电路,其电压分别为 U外=IR,
U内=Ir,有E= 。
3.能的转化关系:纯电阻电路中,有EIt= 。
三、闭合电路的欧姆定律
1.内容:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成 ,跟内、外电路的电阻之和成 。
电源
用电器
用电器
内部
U外+U内
I2Rt+I2rt
正比
反比
自
主
探
究
自
主
探
究
(1)在外电路中,正电荷在恒定电场作用下由 (电势高)移向
(电势低);在电源内部,化学反应层中的非静电力把正电荷由 (电势低)移到 (电势高)。非静电力的做功本领越大,电动势就越大。
(2)外电路电流做功产生的热:Q外=I2Rt,内电路中电流做功产生的
热:Q内=I2rt,两个化学反应层电动势之和为E,时间t内非静电力做的功:W=Eq=EIt,由能量守恒定律得EIt= ,即E= ,也就是I= .
正极
负极
负极
正极
I2Rt+I2rt
IR+Ir
四、路端电压与电流的关系
1.关系式:U= 。
2.U-I图像
(1)当外电阻R增大时,I减小,U 。
(2)当外电路断路时,即I=0时,纵坐标的截距为 ,即U= 。
(3)当外电路短路时,即U=0时,横轴截距为 ,I短= 。
(4)图线斜率的绝对值为电源的 。
E-Ir
增大
电动势
E
短路电流
内阻
1.易错辨析
(1)电源的重要参数是电动势和内阻。电动势由电源中非静电力的特性决定,与电源的体积无关,与外电路无关。( )
(2)电动势就是电源两极间的电压。( )
(3)在电源电动势及内阻恒定的闭合电路中,外电阻越大,路端电压越大。
( )
(4)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。( )
(5)在闭合电路中,电源的输出功率越大,电源的效率越高。( )
√
×
√
×
×
2.小题试做
(1)(多选)如图为一块手机电池的背面印有的一些符号,下列说法正确的是
( )
AD
……
智能手机、4G手机……
1 920×1 080像素(FHD)
4 000 mA·h
不可拆卸电池
……
A.该电池的容量为4 000 mA·h
B.若手机的待机时间为22 d,该手机的待机电流约20 mA
C.该电池在工作1 h后达到的电流为4 000 mA
D.若手机播放视频的时间是17 h,则播放视频的电流约为235 mA
(2)如图所示的电路中,电阻 R=2 Ω。断开S后,电压表的读数为3 V;闭合S后,电压表的读数为2 V,则电源的内阻r为( )
A.1 Ω B.2 Ω
C.3 Ω D.4 Ω
A
(3)如图所示,当开关S闭合后,小型直流电动机M和指示灯L都恰能正常工作。已知电源电动势为E,内阻为r,指示灯L的电阻为R0,额定电流为I,电动机M的线圈电阻为R,则( )
A.电动机的额定电压为IR
B.电动机的输出功率为IE-I2R
C.电源的输出功率为IE-I2r
D.整个电路的热功率为I2(R0+R)
C
解析:(3)电动机的额定电压为E-IR0-Ir,A错误;电动机的输出功率为I(E-IR0-Ir)-I2R,B错误;电源的输出功率为IE-I2r,C正确;整个电路的热功率为I2(R0+R+r),D错误。
提升
关键能力
考点一 电路的动态分析
1.动态电路的特点
断开或闭合开关,滑动变阻器的滑片移动,增、减支路,电阻增大或减小,从而导致电路电压、电流、功率等发生变化。
2.电路动态分析问题常用的“三法”
(1)程序判断法:遵循“局部→整体→部分”的思路,按以下步骤分析:
(2)“串反并同”结论法(应用条件:电源内阻不为零)。
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、