物理：2.7《闭合电路的欧姆定律》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)

第七节闭合电路的欧姆定律第七节闭合电路的欧姆定律学习目标：学习目标：1.能够推导出闭合电路的欧姆定律及能够推导出闭合电路的欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和电路上电势降落之和2理解路端电压与负载的关系，并能用欧姆定律理解路端电压与负载的关系，并能用欧姆定律进行电路的分析和计算进行电路的分析和计算3掌握电源的功率、输出功率及内阻的消耗功率，掌握电源的功率、输出功率及内阻的消耗功率，并能熟练地用能的观点来解决闭合电路的有关问题并能熟练地用能的观点来解决闭合电路的有关问题重点难点：重点难点：闭合电路欧姆定律的理解和应用闭合电路欧姆定律的理解和应用易错问题：易错问题：路端电压与电动势的关系路端电压与电动势的关系一、闭合电路的欧姆定律一、闭合电路的欧姆定律1闭合电路组成闭合电路组成(1)外电路：是指电源外部的电路，在外电路中，外电路：是指电源外部的电路，在外电路中，沿电流方向电势沿电流方向电势 (2)内电路：是指电源内部的电路，在内电路中，内电路：是指电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势沿电流方向电势 降低降低升高升高2闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化如图如图271所示，电路中电流为所示，电路中电流为I，在时间，在时间t内，内，非静电力所做的功等于内外电路中电能转化为其他形式非静电力所做的功等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即的能的总和，即EIt.图图271I2RtI2rt3闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势内容：闭合电路里的电流，跟电源的电动势成成 ，跟内、外电路的电阻之和成，跟内、外电路的电阻之和成 (2)公式：公式：I .(3)适用范围：适用范围：电路电路(4)常用的变形公式及适用范围常用的变形公式及适用范围公式：公式：E U内内或或U.适用范围：任何闭合电路适用范围：任何闭合电路正比正比反比反比纯电阻纯电阻U外外EIr二、路端电压与负载的关系二、路端电压与负载的关系1路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系(1)公式：公式：U.(2)图象图象(UI图象图象)：如图：如图272所示是一条倾斜所示是一条倾斜的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示的直线，该直线与纵轴交点的坐标表示，斜率，斜率的绝对值表示的绝对值表示图图272EIr电动势电动势内阻内阻2路端电压随外电阻的变化规律路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻外电阻R增大时，电流增大时，电流I ，外电压，外电压U ，当当R增大到无限大增大到无限大(断路断路)时，时，I ，U .(2)外电阻外电阻R减小时，电流减小时，电流I ，外电压，外电压U ，当当R减小到零时，减小到零时，I，U .减小减小增大增大0E增大增大减小减小E/r0一、闭合电路欧姆定律的应用一、闭合电路欧姆定律的应用1解决闭合电路问题的一般步骤解决闭合电路问题的一般步骤(1)认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析要特别注意电流表和电压需画出等效电路图帮助分析要特别注意电流表和电压表所对应的电路表所对应的电路(2)求总电流求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出；值和电源电动势，可用闭合电路的欧姆定律直接求出；若内外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的若内外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流已知电流和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出可以应用联立方程求出I.(3)根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流求各部分电路的电压和电流(4)当外电路含有非纯电阻元件时当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解如电动机、电解槽等槽等)，不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流，不能应用闭合电路的欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算2闭合电路的动态分析问题闭合电路的动态分析问题闭合电路中由于局部电阻变化闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断或开关的通断)引起引起各部分电压、电流各部分电压、电流(或灯泡明暗或灯泡明暗)发生变化的问题分析的发生变化的问题分析的基本步骤是：基本步骤是：(1)认识电路，明确各部分电路的串、并联关系及认识电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象；电流表或电压表的测量对象；(2)由局部电阻变化判断总电阻的变化由局部电阻变化判断总电阻的变化；(3)由由判断总电流的变化；判断总电流的变化；(4)据据UEIr判断路端电压的变化；判断路端电压的变化；(5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化电路电压及电流的变化1在闭合电路中，任何一个电阻的增大在闭合电路中，任何一个电阻的增大(或减小或减小)，将引起电路总电阻的增大将引起电路总电阻的增大(或减小或减小)，该电阻两端的电压，该电阻两端的电压一定会增大一定会增大(或减小或减小)，通过该电阻的电流一定会减小，通过该电阻的电流一定会减小(或或增大增大)2讨论定值电阻上电压讨论定值电阻上电压(电流电流)的变化时，可用部的变化时，可用部分电路欧姆定律分析，当讨论可变电阻分电路欧姆定律分析，当讨论可变电阻R上的电压上的电压(电流电流)变化时，不能再用变化时，不能再用I 分析，因它的电阻变化，电压也分析，因它的电阻变化，电压也变化，变化，I不好确定，只能从串、并联的特点进行分析不好确定，只能从串、并联的特点进行分析 二、路端电压与电流的关系图象二、路端电压与电流的关系图象1.由由UEIr可知给定的电源可知给定的电源E、r认为不变，故认为不变，故UI图象为一条倾斜的直线，如图图象为一条倾斜的直线，如图273所示所示图图2732电阻的电阻的UI图象与电源的图象与电源的UI图象的比较图象的比较部分电路的欧姆定律部分电路的欧姆定律 闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律UI图图象象部分电路的欧姆定律部分电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律研究对研究对象象对某一固定电阻而言，对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电两端电压与通过的电流成正比关系流成正比关系对电源进行研究，电对电源进行研究，电源的外电压随电流的源的外电压随电流的变化关系变化关系图象的图象的物理意物理意义义表示导体的性质，表示导体的性质，R ，R不随不随U与与I的变化而的变化而变化变化表示电源的性质，图表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示线与纵轴的交点表示电动势，图线斜率的电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内绝对值表示电源的内阻阻部分电路的欧部分电路的欧姆定律姆定律闭合电路的欧闭合电路的欧姆定律姆定律联系联系电源的电动势和内阻是不变的，电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻正是由于外电阻R的变化才会引的变化才会引起外电压起外电压U和总电流和总电流I的变化的变化电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电电源的电动势和内阻由电源本身决定，不随外电路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路路电阻的变化而变化，而电流、路端电压是随着外电路电阻的变化而变化的电阻的变化而变化的 三、闭合电路中的功率和效率三、闭合电路中的功率和效率1各部分功率关系分析各部分功率关系分析由由EItI2RtI2rt知，知，EII2RI2r其中其中EI为电源的总功率，为电源的总功率，I2r为电源内耗功率，为电源内耗功率，I2R为外电路消耗功率，也是电源的输出功率为外电路消耗功率，也是电源的输出功率图图2741要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻要注意电源的最大输出功率与某一个定值电阻消耗功率最大的区别，定值电阻消耗功率最大是当通过消耗功率最大的区别，定值电阻消耗功率最大是当通过它的电流最大的时候它的电流最大的时候2判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以判断可变电阻的功率变化时，可将可变电阻以外的其他电阻均看作内阻外的其他电阻均看作内阻 四、含电容器电路的分析与计算四、含电容器电路的分析与计算电容器是一个储存电能的元件在直流电路中，电容器是一个储存电能的元件在直流电路中，当电容器充放电时，电路里有充放电电流，一旦电路达当电容器充放电时，电路里有充放电电流，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限大到稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，的元件，在电容器处电路看作是断路，画等效电路时，可以先把它去掉若要求电容器所带电荷量时，可在相可以先把它去掉若要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上应的位置补上1分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把分析和计算含有电容器的直流电路时，注意把握以下三个方面握以下三个方面(1)电路稳定后，电容器所在支路相当于断路因电路稳定后，电容器所在支路相当于断路因此，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线此，该支路上的电阻两端无电压，该电阻相当于导线(2)当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两当电容器与电阻并联后接入电路时，电容器两端的电压与并联电阻两端的电压相等端的电压与并联电阻两端的电压相等(3)电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，的充放电，如果电容器两端的电压升高，电容器将充电，反之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于反之电容器放电通过与电容器串联的电阻的电量等于电容器带电量的变化电容器带电量的变化2解答含电容器电路问题的步骤解答含电容器电路问题的步骤(1)应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的应用电路的有关规律分析出电容器两极板间的电压及其变化情况电压及其变化情况(2)根据平行板电容器的相关知识进行分析求解根据平行板电容器的相关知识进行分析求解