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第7节闭合电路的欧姆定律,恒定电流,干电池的内部结构 生活中用得最多的是锌锰电池,内部结构如图所示糊式锌锰电池的外壳制成圆筒形状,中央有一根碳棒,碳棒的顶端有一个铜帽,在碳棒周围有二氧化锰、石墨、碳粉等物质(去极剂),锌筒附近有糊状氯化铵溶液(电糊)筒的顶部塞满木屑,并用火漆盖封闭筒口,碳棒是电池的正极,使用时可使它顶部的小铜帽与电路连接锌筒是电池的负极,可直接与电路连接糊状的氯化铵溶液是电池中的电解质 有的电池用涂有电解质的纸板代替糊状电解质,这种电池叫做板式电池高性能电池大多是板式电池各种型号的锌锰干电池的正负极物质及电解质都是一样的,它们的电动势都是1.5 V.,1闭合电路 (1)闭合电路的组成:内电路:电源_的电路,其电阻称为_,内电阻所降落的电压称为_ 外电路:电源_的电路,其两端电压称为_ (2)内、外电压的关系:_.,答案: (1)内部内电阻内电压 外部外电压或路端电压(2)EU外U内,2闭合电路的欧姆定律 (1)内容:闭合电路中的电流,跟电源的电动势成_,跟内、外电路的电阻之和成_ (2)公式: (3)适用条件,外电路为纯电阻电路,答案:(1)正比反比,3路端电压随外电阻的变化规律是 (1)R增大,I_,U_,当R增大到无穷大(断路)时,I_,U_. (2)R减小,I_,U_,当R减小到零 (短路)时,I_,U_.,答案:,4路端电压与电流的关系图象 (UI图象) 如上图所示,UI图象是一条_线,该图线与纵轴交点的纵坐标表示_,该线的斜率表示_,答案:倾斜的直电源电动势内阻,一、闭合电路欧姆定律 1描述闭合电路的基本物理量 (1)内电路、内电阻、内电压 将电源和用电器连接起来,就构成闭合电路,如右图所示,电源内部的电路叫闭合电路的内电路,内电路的电阻叫电源的内阻 当电路中有电流通过时,内电路两端的电压叫内电压,用U内表示 (2)外电路、外电压(又称路端电压) 电源外部的电路叫外电路 外电路两端的电压叫外电压,也叫路端电压,用U外表示 (3)三者关系:EU内U外,2闭合电路欧姆定律 (1)闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比这个结论叫闭合电路的欧姆定律 (2)表达式: 变式:EIRIr或EU外Ir或U外EIr 其中R为外电路的等效电阻 注意: 只适用于外电路为纯电阻的闭合回路,EU外Ir. U外EIr既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路,右图中电阻R1、R2、R3的阻值相等,电池的内阻不计开关K接通后流过R2的电流是K接通前的(),变式迁移,1.如下图所示的电路中,当K闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A当K断开时,它们的示数各改变0.1 V和0.1 A,求电源的电动势,解析:当K闭合时,R1、R2并联接入电路, UEIr即E1.60.4 r 当K断开时,只有R1接入电路,外电阻变大,干路电流减小,路端电压增大 由UEIr有 E(1.60.1)(0.40.1)r 由得: E2 V,r1 . 答案:2 V,二、路端电压与负载的关系 当U内Ir代入EUU内,得UEU内EIr 1当外电阻R增大时,根据 可知,电流I减小(E和r为定值),内电压Ir减小,根据UEIr可知路端电压U增大 2当外电阻R减小时,根据 可知电流I增大,内电压Ir增大,根据UEIr可知路端电压U减小,3当外电路断开时,R,I0,Ir0,UE,此为直接测量法测电动势的依据当外电路短路时,R0,I (称为短路电流),U0.由于通常的电源内阻很小,短路时会形成很大的电流这就是严禁把电源两极不经负载直接相接的原因,如右下图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动时,电压表 的读数U1与电压表 的读数U2的变化情况是() AU1变大,U2变小 BU1变大,U2变大 CU1变大,U2变小 DU1变小,U2变大 解析:当P向b移动时,电路中总电阻变大,由闭合电路的欧姆定律可知电路中总电流I变小,由欧姆定律得U2IR变小,再由闭合电路欧姆定律得U1EIr变大,故本题应选A. 答案:A,变式迁移,2.如右图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同,在开关S处于闭合状态下,若将开关S1由位置1切换到位置2,则() A电压表的示数变大 B电池内部消耗的功率变大 C电阻R2两端的电压变大 D电池的效率变大,解析:将开关S1由位置1切换到位置2时,外电路中总电阻由1.5R减至2R/3,由闭合电路欧姆定律 知,总电流I增大,路端电压UEIr减小,故A错电池内部消耗功率P内I2r应增大,B对R2上的电压在原来较大路端电压下按21的比例分给R2和R1,后来在较小的路端电压下却按11的比例分给R2和R1,故R2上的电压变小,C错电池的效率 故效率变小,D错 答案:B,三、闭合回路中的功率 1电源的功率P:电源将其他形式的能转化为电能的功率,也称为电源的总功率,计算式为: PIE(普遍适用), P I2(Rr)(只适用于外电路为纯电阻的电路) 2电源内阻消耗功率P内:电源内阻的热功率,也称为电源的损耗功率,计算式为:P内I2r. 3电源的输出功率P出:外电路上消耗的功率,计算式为: P出IU外(普遍适用),,(2)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越小 (3)当Rr时,随着R的增大输出功率越来越大 (4)当P出Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2,且R1R2r2. (5)P出与R的关系如右图所示,5闭合电路上功率分配关系为:PP出P内即EIUII2r. 闭合电路上功率分配关系,反映了闭合电路中能量的转化和守恒,即电源提供的电能,一部分消耗在内阻上,其余部分输出给外电路,并在外电路上转化为其他形式的能能量守恒的表达式为: EItUItI2rt(普遍适用), EItI2RtI2rt(只适用于外电路为纯电阻的电路) 6电源的效率: ( ,只适用于外电路为纯电阻的电路) 由上式可知,外电阻R越大,电源的效率越高,如下图所示,R为电阻箱, 为理想电压表,当电阻箱读数为R12 时,电压表读数为U14 V;当电阻箱读数为R25 时,电压表读数为U25 V求: (1)电源的电动势E和内阻r; (2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最大值Pm为多少?,变式迁移,3一电源与电阻R组成串联电路,电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的UI图线分别如右图所示,求: (1)电源的电动势和内阻; (2)电源的路端电压; (3)电源的输出功率,解析:(1)由题图所示UI图线知:电源电动势 E4 V,短路电流I短4 A故内阻r 1 (2)由图象知:电源与电阻串联电流I1 A,此时对应路端电压U3 V (3)由图象知R3 .故P出I2R3 W. 答案:(1)4 V,1 (2)3 V(3)3 W,祝,您,学业有成,
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