闭合电路欧姆定律I 、重难点知识精析一、电动势1电源 ：把其它形式的能转化为电能的装置。 电源的作用：保持两极间有一定电压，供给电路电能。 2电动势： 电源的属性，描述电源把其它形式能转化为电能本领的物理量。在数值上就等于电 源没有接入外电路时两极间电压。用符号表示。单位：伏特， 。 （1）电动势由电源自身决定，与外电路无关 不同类型的电源电动势不同，同种类型不同型号电源电动势相同。 （2）实验：如图 1 所示电路。 过程：断开电键，伏特表读数U，闭合电键，改 变滑线变阻器阻值， R减小，对应伏特表读数，U1、U2、U3。 U为电源电动势， U大于 U1、U2、U3，且 U1U2U3 分析产生原因：电源内电阻存在，且内阻r 不变，大小 由电源自身特点决定。 随着 R变小，电路电流增大， 电源内 部电势降落增加，外电路电势降落降低。 （3）电源的电动势等于内、外电路上的电压之和 =U+U ，U外电路电压又称路端电压，U电源内电路电压 分析 U 、U的物理意义： 电源电动势反映电源的一种特性，它在数值上等于电路中通过1 库仑电 量时电源提供的电能。 （4）比较电动势和电压的物理意义。电动势： =wq。w表示正电荷从负极移到正极所消耗的化学能（或其它形式能），表示移单位正荷消耗化学能（或其它形式能，反映电源把其它形式能转化为电能的本领）。电压： U=wq。w表示正电荷在电场力作用下从一点移到另一点所消耗的电能，电压表示移动单位正电荷消耗的电能。反映把电能转化为其它形式能的本领。二、闭合电路欧姆定律1闭合电路欧姆定律=U+U ，I=Rr或=IR+Ir ，都称为闭合电路欧姆定律。式中： ：若电源是几个电池组成的电池组，应为整个电池组的总电动势，r 为总内阻， R 为外 电路总电阻， I 为电路总电流强度。 应注意： =U+U 和=IR+Ir ，两式表示电源使电势升高等于内外电路上的电势降落总和，理 解为电源消耗其它形式能使电荷电势升高。IR、Ir 理解为在内外电路上电势降落。 （也称为电压降） 2讨论路端电压，电路总电流随外电路电阻变化而变化的规律根据： =U+U 、U=Ir 、I=Rr，、r 不变R I ，U、U ，当 R 时， I=0、U= 、U=0（也称为断路时）R I ，U、U ，当 R=0时，I=r（短路电流强度） U=0 、U =3在闭合电路中的能量转化关系 从功率角度讨论能量转化更有实际价值 电源消耗功率（有时也称为电路消耗总功率）：P总=I 外电路消耗功率（有时也称为电源输出功率）：P出=UI 内电路消耗功率（一定是发热功率） ：P内=I2r I=UI+I2r 4电源输出功率随外电路电阻变化关系 、r 为定值， R为自变量， P出为因变量。P出=UI=RrRRr=22()RrR，讨论该函数极值可知， R=r 时，输出功率有极大值；P出= 24r，电源输出功率与外阻关系图象如图2 所示，Rr 时，随 R增大输出功率增大， R=r 输出功率最大， Rr 时，随 R增大，输出功率减小。三、电池组只研究串联电池组 1连接方法：如图3 所示，左侧电池正极与右侧电负极相连。电池组的两 极即为最左侧电池的负极，最右侧电池的正极。 2若每个电池电动势为 0，内阻为 r0，电池组共有几个电池，电池组的电动势，内阻分别为： =n0，r=nr0 3电池组中有电池接反，若3 个电池电动势均为1.5V，一个接反，则电池组的电动势为1.5V， 电池组的内组反接无影响，r=nr0 4不能用旧电池与新电池串联使用。旧电池内阻是新电池内阻很多倍，因此在电路连通后，旧 电池内阻的发热功率很大，得不偿失。【解题要点】例 1在闭合电路中（）A 电流总是由高电势流向低电势B 电流强度越大，电源输出功率越大C 输出功率越大，电源效率越高D电源输出电压越大，电源效率越高 解：在闭合电路中， 外电路正电荷在电场力作用下由高电势流向低电势，而内电路则是非电场力。 电荷由低电势流向高电势，A选项不正确。电源输出功率最大的条件是外电阻等于内电阻，此时是电 压与电流乘积最大。在R r 的条件下， R越小，电流越大，输出功率越大，在R r 时，R越小，电图 3 + 流强度越大，而输出功率越小，B选项错误。电源输出功率为有用功率，电源消耗总功率为总功率，则222100%100%RRrRrRRr/ ()/ ()，输出功率最大时， R=r，效率只有 50% ，Rr 时，效率接近 100% ，而输出功率很小， C选项错误。当外电阻R越大时，输出电压越大，电路效率越高，D选项 正确。 记住，背会概念、规律不能准确解答本题，只有熟练掌握这些基本概念规则才有能力解答本题。RRr100%，以后可当作公式使用。例 2关于电源和直流电路的性质，下列说法正确的是（）A 电源短路时，电路电流为无穷大B 电源短路时，路端电压为零，外电阻无穷大C 外电路断路时，路端电压为最大，外电阻为零D 外电路总电阻值增大时，路端电压也增大解：电源短路，即外电路电阻为零，根据全电路欧姆定律：I=r，、r 均为有限值，电流强度也是有限值，不是无穷大。因为r 很小， I 较大。选项 A是错的。外电路电阻无穷大是错的，选项B 是错的。外电路断路时，路端电压最大是正确的，但外电阻为零是错误的，选项C是错误的。外电路 总电阻增大，电路电流强度减小，根据=U+Ir，I 减小， Ir 减小， 不变， U增大，选项 D是正 确的。 闭合电路中随外电路电阻变化而路端电压、电流强度发生变化的规律必须熟练掌握。 例 3在图 4 电路中，当滑动变阻器滑动键P向下移动时，则（）A A灯变亮、 B灯变亮、 C灯变亮B A灯变亮、 B灯变亮、 C灯变暗C A灯变亮、 B灯变暗、 C灯变暗D A灯变亮、 B灯变暗、 C灯变亮 解：滑动键 P向下移动，变阻器电阻减小，外电路总电阻减小，根据I=Rr，电路电流强度增大，灯A 两端电压 UA增大，而变亮，根据U=Ir ，路端电压变小， U=UA+UB，所以 UB减小，灯 B 电阻不变，所以灯B电流强度 IB减小，灯 B变 暗。电路电流强度I=IB+IC因为 I 增大、 IB减小，所以 IC增大。灯 C应变亮，选项 D是正确的。 综合例 2、3 的解答可知，处理这类型题目时，必须认清外电路电阻是自变量，根据闭合电路欧 姆定律，判断电压、电流强度的变化。 例 4图 5 为两个不同闭合电路中两个不同电源的I U图象，则下述说法正确的是（） A A电动势 1=2，发生短路时的电流强度 I1I2B 电动势 1=2，内阻 r1r2C 电动势 1=2，内阻 r1r2D 当两个电源工作电流变量相同时，电源2 的路端电压变化较大 解：闭合电路的I U图线， I 是电路的总电流强度， U 是路端电压，图 象上图线与 U轴交点物理意义是电路电流强度为零，属断路，路端电压即电 源电动势，图线与I 轴交点的物理意义是路端电压为零，属电源短路，交点坐标值即为短路电流，I=r，即 r=I，可见图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。从坐标中看出图线1、2 与 U轴交于一点表明电动势 1=2，图线 1 斜率比图线 2 斜率小，表明 r1r2，图线 1 与 I 轴交点坐标大于图线2 与 I 轴交点坐标。表明 I1I2。可见选项 A、C正确，两个电源电动势相等，内阻r1r2，当电流变化 量I1=I2时， I1r1I2r2，即电源 1 内电压变化量小于电源2 内电压变化量，所以电源2 路端 电压变化量大。 D选项正确。答案为： A、C、D 处理图象问题时，应认真分析图线，确定各特殊点的物理意义，能帮助你找到解题思路。 例 5在图 6 所示电路中， R1=10 ，R2=60，R3=30 ，电源内阻与电表内阻均不计，当K1、K2都 断开或都闭合时，电流表的读数相同，求电阻R4的阻值。 解：K1、K2都断开时，电路为R1、R3、R4串联，电流I1=/ （R1+R3+R4）K1、K2都闭合时，电路为R1、R2并联后与 R3串联，电流表示数I2=R RRRRRRRRR RR RR R121232122121323根据题意： I1=I2，则RRRRR RR RR R1342121323解方程：RR RR4132103060=5答：电阻 R4的阻值为 5。 本题的特点是电路是变化的，解答此类问题时关键是电路要清楚，然后根据电路特点处理问题。 例 6在图 7 的电路中，若 R1=4 ，R3=6 ，电池内阻 r=0.6，则电源产生总功率为40W ，而输出 功率为 37.6W ，求电源电动势和电阻R2 解：根据题目给出条件可知：电源内电路发热功率I2r=4037.6=2.4W 电路电流强度 I=2 40 6.=2A 电源产生总功率： I=40 =20V 外电路总电阻：R=R RRRRRR131322246462 4 .根据闭合电路欧姆定律 =IR+Ir=2 （ 2.4+R2）+20.6=20，解得R2=7 使用内、外电路消耗电功率和电源产生总功率的关系是解答本题的关键，死记硬背是不能灵活使用这 些规律的，必须深刻理解。II.综合能力提升训练1、如图所示， R为定值电阻，Rx为侍测电阻，电压U为一定值。用一只伏特表分别测量R和Rx上的电压，示数分别为U1和U2，发现U1+U2 U 。则关于Rx阻值的下列说法中，正确的是：A精确等于UUR21B近似等于UUR21C 当伏特表内阻RV比 R、Rx都大的多时才近似等于UUR21D 因伏特表的内阻未知，上述说法都不正确2、如图所示欧姆表的电路， G为电流表，满偏电流为50 微 安，电池电动势= 1.5 伏，则刻度盘中心刻度的电阻值为 欧，20 毫安刻度值对应的电阻值为欧，30 毫 安刻度值对应的电阻值为欧姆。3、如图所示电路中， 电源电动势为 r（小于外电路的总电阻） ，当 变阻器 R的滑片位于中点时， A、B、C三个小灯泡均正常发光， 且 亮度相同，则： A三个小灯泡中， C灯电阻最大， B灯电阻最小 B当滑片P向左移动时，A、C两灯变亮，B灯变暗 C 当滑片 P向左移动时， B、C灯变亮， A灯变暗 D 当滑片 P向左移动时，电源输出的电功率减小4、如图所示电路中，定值电阻与滑动变阻器的总电阻之比为RRR12235， 当变阻器的滑动片P由 a 端滑到 b 端的过程中，伏特表的示数变化情况是。5、如图所示电路中，电源电动势为，内电阻为r ，R1、R2、 R3、R4为四个可变电阻。要使电容器C1、C2所带的电量都减小， 则可以： A增大 R1 B增大 R4 C 减小R2 D 减小 R36、若采用图示电路来测量电源的电动势与内电阻，试比较测量值、 r与真实值00、 r的大小。7、如图所示，电灯 L 标有“4V、1W ” 。滑动变阻器 R总电阻为 50 欧，当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时安培表示数为0.45 安，由于外电路发生故障， 电灯 L 突然熄灭，此时安培表示数变为0.5 安，伏特表示数变为10伏，若导线完好，电路中各处接 触良好，试问： （1）发生故障是短路还是断路？发生在何处？ （2）发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多少？ （3）电源电动势和内电阻分别为多大？【参考答案】：1、正确选项为 A。分析与解：由欧姆定律得UUR RRRRR RRRRRRRRRRUVVxVVVVVx1 UUR RRRRR RRRRRR RRRRUVxVxVxVxVxxVxV2则UUR RR RRRRRRRRRRRRRVxxVxVVVxVx21所以RUURx21。2、3 0104 5102 010444.欧 ，欧 ，欧分析与解：当欧姆表a、b 端的表笔短路时，电流表指针满偏，电流为5