内容正文:
第2讲 闭合电路欧姆定律
一、串联电路与并联电路
串联
并联
电流关系
I=I1=I2=…=In
I=I1+I2+…+In
电压关系
U=U1+U2+…+Un
U=U1=U2=…=Un
电阻关系
R=R1+R2+…+Rn
=++…+
功率分配
==…=
P1R1=P2R2=…=PnRn
二、电源的电动势和内阻
1.电动势
(1)电源:电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化成电势能的装置。
(2)电动势:非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=。
(3)电动势的物理含义:电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。
2.内阻:电源内部导体的电阻。
三、闭合电路的欧姆定律
1.闭合电路欧姆定律
(1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
(2)公式:I=(只适用于纯电阻电路)。
(3)其他表达形式
①电势降落表达式:E=U外+U内或E=U外+Ir。
②能量表达式:EI=UI+I2r。
2.路端电压U与电流I的关系
(1)关系式:U=E-Ir。(适用于任何电路)
(2)电源的U-I图像(如图所示)
①当电路断路,即I=0时,纵轴的截距为电源电动势。
②当路端电压U=0时,横轴的截距为短路电流。
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。
一、易混易错判断
1.电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量。(√)
2.电动势就等于电源两极间的电压。(×)
3.闭合电路中外电阻越大,路端电压越小。(×)
4.在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大。(×)
5.电源的输出功率越大,电源的效率越高。(×)
二、经典小题速练
1.(多选)关于电动势,下列说法正确的是( )
A.电源电动势等于电源正、负极之间的电势差
B.用电压表直接测量电源两极得到的电压数值,实际上总略小于电源电动势的准确值
C.电源电动势总等于内、外电路上的电压之和,所以它的数值与外电路的组成有关
D.电源电动势越大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大
解析:BD 电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压,只有当电源处于断路状态时,电源的电动势才等于路端电压,故A错误;用电压表直接测量电源两极间电压时,电压表与电源构成一个闭合回路,电路中有电流,电源有内电压,则路端电压略小于电动势,即电压表的测量值略小于电动势,故B正确;电动势反映电源的特性,与外电路的结构无关,故C错误;电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领,电动势越大则转化本领越大,故D正确。
2.(人教版教材原题改编)如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0~10 V,当使用a、c两个端点时,量程为0~100 V。已知电流表的内阻Rg为500 Ω,满偏电流Ig为1 mA,则电阻R1、R2的值为( )
A.9500 Ω 90 000 Ω B.90 000 Ω 9500 Ω
C.9500 Ω 9000 Ω D.9000 Ω 9500 Ω
解析:A 接a、b时,由串联电路特点有R总=R1+Rg=,得R1=-Rg=9500 Ω。接a、c时,同理有R总′=R1+R2+Rg=,得R2=-Rg-R1=90 000 Ω,A正确。
考点一 串、并联电路规律的应用(基础考点)
1.四个有用的结论
(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,串联电阻增多时,总电阻增大。
(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支路增多时,总电阻减小。
(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻增大,总电阻就增大,反之则减小。
(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率等于各电阻消耗的电功率之和。
2.一个典型的极值电路
如图所示,如果R1=R2,当P从a→b时,RAB先增大后减小,且当RaP=RPb(即P位于a、b的中点)时RAB最大。
1.(串并联电路的电压)如图为某控制电路的一部分,已知AA′的输入电压为24 V,如果电阻R=6 kΩ,R1=6 kΩ,R2=3 kΩ,则BB′不可能输出的电压是( )
A.12 V B.8 V
C.6 V D.3 V
解析:D 若两开关都闭合,则电阻R1和R2并联,再和R串联,UBB′为并联电路两端电压,UBB′=UAA′=6 V;若S1闭合,S2断开,则R1和R串联,UBB′=UAA′=12 V;若S2闭合,S1断开,则R2和R串联,UBB′=UAA′=8 V。若两者都断开,则电路断路,UBB′=24 V,故D项不可能。
2.(电表对电路的影响)(2023·甘肃天水市期中)(多选)如图所示,经过精确校准的电压表V1和V2,分别用来测量某线路中电阻R两端a、b间的电压时,读数依次为12.7 V和12.3