12.2 路端电压与电阻关系 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

▌题型01路端电压与负载的关系 1．外电路中的用电器叫作负载，外电路的电势降落叫作路端电压。负载变化时，电路中的电流就会变化，路端电压也随之变化。 2．根据闭合电路的欧姆定律 E＝U外＋U内，若将U外记为路端电压 U，考虑到U内＝ Ir，则U＝E－Ir。 3．对纯电阻电路，路端电压U与外电阻R的关系： 当外电阻R增大时，由可知，电流I减小；由U＝E－Ir可知，U增大；当外电阻R减小时，电流I增大，U减小。 结论：路端电压随着外电阻的增大而增大，随着外电阻的减小而减小。 ▌题型02电源的U－I图像 1．公式：U＝E－Ir。 2．图像：U－I图像是一条倾斜的直线。 3．纵轴上的截距：表示电源的电动势E； 横轴上的截距：表示电源的短路电流，I短＝I0＝。 4．图像斜率的绝对值：表示电源的内阻，r＝＝。 ▌题型03电阻表的原理 电阻表的测量原理是闭合电路欧姆定律，电阻表内部电路与外部被测电阻Rx一起组成闭合电路。 (1)红、黑表笔短接，如图甲所示，被测电阻Rx＝0时，调节调零电阻R1，使电流表指针达到满偏，有I=Ig==，这一过程叫欧姆调零。满偏电流Ig处可标电阻大小为“0”。 (2)红、黑表笔断开，如图乙所示，被测电阻Rx→∞，有I＝0，可以在I＝0处标电阻大小为“∞”。 (3)当Rx为0到∞之间某一数值时，如图丙所示，Ix=，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值。 (4)当Rx＝Rg＋R1＋r时，指针偏转到表盘中间，有I＝，此时Rx等于电阻表的内阻RΩ，称为中值电阻。 1．电源提供的功率： 2．电源的输出功率： 3．电源内阻上的热功率： 4. 供电效率: 对纯电阻电路，电源的效率为： r E R s I R增大时电源效率提高 闭合电路的功率 5.输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外 6.电源最大输出功率： O R P r Pm （外电阻为纯电阻电路） 当R=r时,电源输出功率最大,但效率只有百分之五十。 闭合电路的功率 1．对定值电阻来说，通过其电流最大时功率也最大。 2．电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻，电源的输出功率越大。 3.如图，求解滑动变阻器阻值R2消耗的最大功率时，可把定值电阻R1等效为电源内阻的一部分，则R2＝R1＋r时，滑动变阻器上消耗的功率最大。   例5：如图所示，电源电动势为 ，内阻为 ，一个线圈电阻为 的电动机与“ ， ”的灯泡串联。电动机正常工作，灯泡也正常发光，下列说法正确的是( ) A. 电动机两端的电压为 B. 电路中的电流为 C. 电动机的输出功率为 D. 电动机的工作效率为 灯泡正常发光，可知电路中的电流为 ，故 错误； 根据闭合电路欧姆定律可得 ，解得电动机两端的电压为 , 则电动机的输入功率 ，电动机的输出功率为 , 故电动机的工作效率为 ，故 、 错误， 正确。 C 两种U－I图像的对比 项目 定值电阻的U－I图像 电源的U－I图像 图像的形状     关系式 U＝IR U＝E－Ir 图像的物理意义 表示导体的性质，U与I成正比的前提是电阻R保持不变 表示电源的性质，电源的电动势和内阻保持不变，外电路电阻R变化，才有U和I的变化 图像斜率的物理意义 等于定值电阻R的阻值 绝对值等于电源内阻r   2.定值电阻的U－I图像与电源的U－I图像的交点坐标的意义： 如图所示，电源和定值电阻的U－I图线在同一个坐标系中，两条图线的交点(1 A,3 V)的含义是：当图线A所示的外接电阻与图线B所示的电源连接后，流过电阻的电流是1 A，电阻两端的电压为3 V；同时电源的输出电流是1 A，路端电压为3 V。电源的输出功率P＝UI＝3 W，其大小等于图中两条虚线与坐标轴所围的面积的数值。 闭合电路的动态分析 1.由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。闭合电路包括外电路和内电路。 闭合电路动态问题的分析方法 1．程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路，按以下步骤分析(如图)： 2．结论法——“串反并同” “串反”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 “并同”：是指某一电阻增大时，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；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 注意：此方法适用条件为电源内阻不为零。 3．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，使其电阻最大或电阻为零，画等效电路图分析各电学量的变化情况。 例6：如图所示的电路中， 为光敏电阻，其电阻值随光照强度增大而减小，则阴天与晴天相比，下列说法正确的是( ) A. 电流表的示数较大、电压表的示数较大 B. 电流表的示数较大、电压表的示数较小 C. 电流表的示数较小、电压表的示数较小 D. 电流表的示数较小、电压表的示数较大 [解析]选A。由题意可知，阴天与晴天相比，光照强度较小， 阻值较大，闭合电路的总电阻较大，由闭合电路欧姆定律 可知总电流较小，设此时电压表读数为 ，则根据电路分析可知 ， 则电压表的示数较大，设通过 的电流为 ,则应有 ,因此电流表的示数较大， 正确。 含电容器的电路 1．在直流电路中，当电容器充、放电时，电路中有充、放电电流。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。充电时电容器相当于用电器，电流从正极进，放电时电容器相当于电源，电流从正极出。 2．电路稳定后，电容器处电路可看成是断路，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降低，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 D 直流电路的故障分析 1．常见故障：断路、短路 2．常用方法：假设法 假设某电阻发生断路(或短路)，根据闭合电路动态分析方法判断实际现象与题中情景是否相符，进而找出电路故障。 $