12.2.2闭合电路的欧姆定律 课件 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

教 学 课 件 12.2.2闭合电路的 欧姆定律 复习回顾： 1、什么是闭合回路以及外电路和内电路？ 2、电动势的定义是什么？ 3、电动势的物理意义是什么？ 4 、是不是电源的体积大电动势就大？ 5、 电动势和电压的区别？ 6、电源的三个参数是什么？ 7、闭合电路的欧姆定律是什么？四个变形式是什么 8、路端电压和负载的关系？两个U-I图像的区别？ 2 闭合电路中的功率和效率问题 闭合电路的动态分析 含容电路的分析与计算 01 02 03 目录 CONTENTS 电路的故障分析 04 3 闭合电路中的功率和效率问题 PART 1 4 一、闭合电路中的功率和效率问题 1．电源的总功率 P总＝EI ＝U外I＋U内I ＝P出＋P内。 2．电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝U内I＝P总－P出。 3．电源的输出功率 P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。 若外电路是纯电阻电路，则有 (2)当R>r时，随着R的增大，输出功率越来越小。 (3)当R<r时，随着R的增大，输出功率越来越大。 （4）即|R-r|越大时,P出越小;|R-r|越小时,P出越大;|R-r|=0时,P出最大。 返回导航 (4)当P出<Pmax时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2。（如何证明？） 返回导航 5．电源的效率 因此R越大，η越大；当R＝r时，电源有最大输出功率，但效率仅为50%。 4.定值电阻的功率 　　定值电阻的功率P定=I2R,P定只与电流I有关,当R外最大时,I最小,P定最小;当R外最小时,I最大,P定最大。 返回导航 例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求： (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大，并求这个最大值； 解：(1)保护电阻为定值电阻，当电路中的电流最大时，即R＝0时，保护电阻的功率最大。 P0max＝ ＝ W＝8 W 返回导航 例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求： (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值； 解：(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R＝R0＋r，即R＝1 Ω＋0.5 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大 PRmax＝ ＝ W＝6 W。 例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求： (3)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求：当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值； (3)把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P＝ 2R＝ 。 可知不能满足R＝r等，所以当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗功率最大，最大值为 P＝ 2R＝ W。 例1. (2024·安徽高三月考)如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。求： (4)电源的最大输出功率。 (4)由电功率公式P出＝ 2R外＝ 当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时有P出max＝ ＝ W＝9 W。 “等效电源”法判断可变电阻的电功率： 对于变化的电阻，其电功率的变化不能直接用P＝I2R判断，一般应用“等效电源”法：将其他定值电阻转换为电源的内阻，将可变电阻视为“等效电源”的外电阻，其功率视为“等效电源”的输出功率，再根据电源输出功率与外电阻的关系判断。 例2.(2023·长沙一中期中)如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率随电流I变化的图线，曲线OBC表示同一直流电源内部的热功率随电流I变化的图线。若A、B点的横坐标均为1 A，那么AB线段表示的功率为(　　) A．1 W B．6 W C．2 W D．2.5 W C 闭合电路的动态分析 PART 2 15 二、闭合电路的动态分析 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、电流发生变化,分析这类问题的基本思路如下: 2.判定总电阻变化情况的规律 (1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。 (2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支路增多,则电路的总电阻减小。 (3)在如图所示分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。 (4)在如图所示的电路中,滑动变阻器采用两下以上接法，且两下接到一起。则滑片滑到中间时总电阻最大。 设滑动变阻器的下半部分的电阻为,由串并联电路的知识可得： =+ 由 和定积最大 当=-当= 积有最大 3.闭合电路动态分析的方法 (1)程序法:遵循“局部—整体—部分”的思路,按以下步骤分析: ①“串反”是指某一电阻增大(或减小)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(或增大)。 ②“并同”是指某一电阻增大(或减小)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(或减小)。 (2)结论法——“串反并同” ③.特别注意：若不计电源内阻，除路端电压U外始终等于电源电动势E，不满足“串反并同”的结论。 (3)特殊值法与极限法:因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题,可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论。 例3.如图所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定不变，现将滑片P移向右端，则(　　) A. 电流表的示数变大 B. 电压表的示数不变 C. 电灯L消耗的功率不变 D. 电阻R1消耗的功率变小 A 例4.如图所示电路，当R2的滑动片向右移动时，各表的变化情况是(　　) A．A1、A2读数均变大，V1、V2读数均变小 B．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变大，V2读数变小 C．A1读数变大，A2读数变小，V1读数变小，V2读数变大 D．A1、A2读数均变小，V1、V2读数均变大 C 例5.如图所示，把滑片向右移动 一段距离，V1变化量为ΔU1， V2变化量为ΔU2，则（ ） A.|ΔU1|>|ΔU2| B.|ΔU1|=|ΔU2| C.|ΔU1|<|ΔU2| D. ΔU1<0，ΔU2>0 AD 4.电路发生变化后，判断电流、电压变化量的绝对值大小 例6.如图所示，把滑片向左移动 一段距离，则正确的是（ ） A. B. C. D. ACD 5.电路发生变化后，判断电流电压比值大小以及电流电压变化量的比值的绝对值大小 27 例7.(多选)如图所示，电源电动势E和内阻r一定，R1、R2是定值电阻，R0是光敏电阻(光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小)，L是小灯泡。闭合开关，当照射到R0的光照强度 减小时，以下分析正确的是( ) A．电流表示数减小 B．电压表示数不变 C．灯泡变亮 D．电源效率增大 AD 6.含光敏电阻和灯泡亮度分析 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 含容电路的分析与计算 PART 3 29 三、含容电路的分析与计算 1.电容器在直流电路中的特点 在直流电路中,当电容器充、放电时,电路中有充、放电电流;一旦电路达到稳定状态,电容器在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可去掉它。若要求电容器所带的电荷量,可再在相应位置补上。 2.静态分析与动态分析 (1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线,电容器两极板间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压。如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR, 由于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。 31 (2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路时,电容器带的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。 3.含有电容器电路的解题步骤 (1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。 (2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。 (3)通过电容器的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电粒子的运 第二部分 点击在此输入你的标题内容 (4)如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。 (5)如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。 34 例8.（单选）如图所示，平行板电容器中有一带电液滴处于静止状态，电压表为理想电表，现将滑动变 阻器R2的滑片P缓慢向上端滑动，在液滴未打到极 板前，下列说法正确的是(　　 ) A．电容器中电场强度将增大 B．电容器所带的电荷量将增加 C．流经R1的电流减小，电压表读数增大 D．液滴带负电，电场力做负功，电势能增大 D 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 例9.（单选）(2024·南通四模)如图所示，R1、R2为定值电阻，C为电容器．闭合开关S，在滑动变阻器R的滑片向上滑动过程中(　　) A. 电阻R2中有向下的电流 B. 通过电阻R1的电流增大 C. 滑动变阻器R两端的电压变小 D. 电容器C极板所带电荷量变小 A 例10.(2024·新疆乌鲁木齐月考)如图所示，电源电动势为E，内电阻为r，电阻R1＝R2＝R3＝r，电容器电容为C，当开关S由接a换到接b且电路达到稳定的过程中，通过R3的电荷量是(　　 ) C 高考一轮总复习 • 物理 返回导航 电路的故障分析 PART 4 38 四、电路的故障分析 1.断路：电流为零，电压不为零 2.短路：电压为零，电流不为零 注意： 不论用电器断路还是短路，电路都不能工作 例11.如图所示的电路中，闭合电键，灯L1、L2正常发光，由于电路出现故障，突然发现灯L1变亮，灯L2变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是（ ） A.R1断路 B.R2断路 C.R3短路 D.R4短路 A 例12.如图所示的电路中，电源电动势为6V，当开关接通后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分电压是Uab=6V ， Uad=0V ， Ucd=6V ， 由此可以判定( ) A.L1和L2 的灯丝都烧断了 B.L1的灯丝烧断 C.L2的灯丝烧断 D.变阻器R断路 小技巧：电压表无示数，与电压表并联的电路一般无问题，问题出在与电压表串联的电路中，电压表有示数，与电压表串联的电路一般无问题，问题出在与电压表并联的电路中。 C 谢 谢 聆 听 P出＝I2R＝＝ (1)当R＝r时，电源的输出功率最大为Pmax＝。 η＝×100%＝×100%＝×100%＝×100% A．0　　 B．EC　　 C．EC　　 D．EC $$