闭合电路的欧姆定律-高考物理一轮复习课件PPT

这是一份闭合电路的欧姆定律-高考物理一轮复习课件PPT，共45页。PPT课件主要包含了电源电动势和内阻，电源的功率及效率，等效电源，含容电路，电路的故障分析等内容，欢迎下载使用。
电荷的定向移动形成电流．
　电荷的热运动，从宏观上看，不能形成电流。
导体中自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线R 中会产生一个瞬时电流。
要使水管中有持续的水流，就要用抽水机把流到低处的水不断的抽到高处； 要使电路中有持续的电流，就需要一个把流到正极的电子不断搬运到负极的装置—电源。
(1)电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置。
(2)作用：导体两端保持电势差(电压),使电路有持续的电流.
2．形成电流的条件： （1）存在自由电荷。 （2）导体两端存在电压。
3．电源的电动势和内阻
③大小:在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移到正极所做的功。
①定义:非静电力把正电荷从负极移到正极所做的功跟它的电荷量的比值。
④意义:反映电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量。（反映电源非静电力做功本领的大小。）
②定义式: （W：非静电力做的功 ；q ：电荷量）
(2)内阻：电源内部导体的电阻。
(3)电动势与电压的区别及联系：
①电源电动势是表征电源特性的物理量，只与电源有关，与外电路的状况无关；
②电动势的大小反映了电源在非静电力作用下把其他形式的能转化为电能的本领；电压的大小表示电场力在电场中两点之间移动1C 正电荷做的功，是把电能转化为其他形式的能。
③两者之间的联系：电路闭合时，E＝U内＋U外；电路断开时，E＝U外.
1.(2019·上海崇明区一模)某闭合电路中,干电池电动势为1.5V,工作电流为1 A,则 (　　) A.电源内电压为1.5V B.电源路端电压为1.5V C.电路中每秒非静电力做功1.5J D.电路中有1.5J的化学能转变成电能
4.(2016·上海卷)电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力,因此 (　　) A.电动势是一种非静电力 B.电动势越大,表明电源储存的电能越多 C.电动势的大小是非静电力做功能力的反映 D.电动势就是闭合电路中电源两端的电压
二、闭合电路的欧姆定律
（1）闭合电路:用导线把电源、用电器连成的电路.其中用电器、导线组成外电路,电源内部是内电路。 （2）电动势与电压的关系:电流通过外电路,也通过内电路,其电压分别为U外=IR,U内=Ir,有E=U外+U内。 （3）能的转化关系:纯电阻电路中,有EIt=I2Rt+I2rt。
⑴内容：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。
2. 闭合电路的欧姆定律：
E= IR+ Ir= U外+ U内
电源的电动势等于内外电路电势降落之和。
⑷适用条件： （只适用于纯电阻电路）
E= U外+ U内（适用于任何电路）
3.路端电压与电流的关系：
①当R增大时，U 增大；当R 减小时，U 减小；
②当外电路断路时，R无穷大，此时U＝E，I＝0；
③当外电路短路时，R＝0， U＝0 ， 。
电源的电动势E在数值上等于外电路断路时的路端电压U.
⑵由E= U外+ U内得E=U+Ir
U=E-Ir=- rI+E
斜率绝对值：电源的内阻r
2.如图甲为一电源的U-I图线,将R=2.5 Ω的电阻接入此电源构成闭合电路,如图乙所示,则以下说法正确的是 (　　) A.电路中的电流为6 A B.电阻R两端的电压为3 V C.电阻R的电功率为2.5 W D.电源内部损耗的功率为1 W
⑶两类 U-I 图象的比较与应用
(多选)在如图所示的U-I图象中,直线Ⅰ为某一电源的路端电压与电流的关系图线,直线Ⅱ为某一电阻R的U-I图线.用该电源直接与电阻R相连组成闭合电路,由图象可知 ( 　　) A.电源的电动势为3V,内阻为0.5Ω B.电阻R的阻值为1Ω C.电源的输出功率为4 W D.电源的效率为50%
5.(2019·四川成都测试)如图所示,直线A是电源的路端电压U和电流I的关系图线,直线B、C分别是电阻R1、R2的两端电压U与电流I的关系图线,若这两个电阻分别接到这个电源上,则 (　　) A.R1接在电源上时,电源的效率高 B.R2接在电源上时,电源的效率高 C.R1接在电源上时,电源的输出功率大 D.电源的输出功率一样大
三、闭合电路的动态分析
断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、热敏电阻和光敏电阻变化时，总电阻增大或减小，从而导致电路电压、电流、功率等发生变化。
2.解决电路动态变化的基本思路
“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化。“先干后支”——先分析干路部分,再分析支路部分。“先定后变”——先分析定值电阻所在支路,再分析阻值变化的支路
(1)程序法:
3.电路动态分析的方法
(2)极限法:对因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。
基本思路是“部分→整体→部分”。
(3)串反并同法: “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)。 “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)。
典例1 电动势为E、内阻为r的电源与定值电阻R1、R2及滑动变阻器R连接成如图所示的电路,当滑动变阻器的触头由中点滑向a端时,下列说法正确的是 (　　) A.定值电阻R2的电功率减小 B.电压表和电流表的示数都减小 C.电压表的示数增大,电流表的示数减小 D.R中电流变化的绝对值小于电流表示数变化的绝对值
1.(2019·黑龙江哈尔滨六中期中)(多选)在如图所示的电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用U、I、U1、U2表示,下列判断正确的是(　　)A.I减小,U1增大B.I减小,U2增大C.电压表V2的示数变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值不变D.电压表V示数的变化量与电流表A示数变化量之比的绝对值变大
任意电路：P总＝EI＝P出＋P内
纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝
2.电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝P总－P出
任意电路： P出＝UI＝P总－P内
纯电阻电路： P出＝I2R＝
4. P出与外电阻R的关系
当外电路是纯电阻电路时，电源的输出功率
①当R=r时,电源的输出功率最大,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当P出＜ Pmax时,某一输出功率对应两个外电阻R1和R2,且R1R2=r2.
（1）电源的输出功率增大时，其效率不一定增大。
（2）当R=r时，电源输出功率最大，但电源效率 。
等效电源的方法就是将原来的电源和一个定值电阻结合成一个电源，达到简化电路结构、合理应用某些推论直接解决问题的目的。
1、电源（电动势E、内阻r）和一个定值电阻R串联组成一个等效电源
推导：根据闭合电路欧姆定律，当外电路断路时，其路端电压大小等于电动势。 （1）当组合电源的外电路断开时，它的路端电压就是E，所以等效电源的等效电动势就是E等=E； （2）当组合电源的外电路短路时，电路和电流达到最大，而电动势和最大电流的比值就是电源的内阻，推得等效电源的内电阻为r等＝R+r。
2、电源（电动势E、内阻r）和一个定值电阻R并联组成一个等效电源。
推导：根据闭合电路欧姆定律，当外电路断路时，其路端电压大小等于电动势。 （1）当的组合电源的外电路断开时，等效电源的就是R两端的电压，所以
（2）外电路短路，最大的电流为 ，所以等效电源的等效内阻为 。
4.(多选)在如图所示电路中,闭合开关S,理想电流表和理想电压表的示数分别用I和U表示,当滑动变阻器的滑动触头P向左滑动时,两表的示数都发生变化.电源的电动势和内阻始终不变,则下列说法正确的是 (　　) A.I变大,U变小 B.电源效率一定逐渐变大 C.R1的功率一定变大 D.电源的总功率一定减小
典例2 如图所示,电源电动势E=2 V,内阻r=1Ω,电阻R0=2Ω,可变电阻R的阻值调节范围为0～10Ω.求可变电阻为多大时,R上消耗的功率最大,最大值为多少?
1.(2019·江苏南通一模)如图所示,小灯泡的规格为“6V　3W”,R3=4Ω,电源内阻r=1Ω.闭合开关S,灯泡L正常发光,电压表示数为零,电流表示数为1 A,电表均为理想电表,则电源电动势E和电源的输出功率P分别为 (　　) A.E=8V,P=6WB.E=8V,P=7W C.E=9V,P=8WD.E=9V,P=9W
1.电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。
2.电容器的电压 ①电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻相当于导线。 ②电路稳定后，电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。
3.电容器的电荷量及变化 (1)利用Q=CU计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1,Q2以及电荷量的变化; (2)如果变化前后极板带电的电性相同,电荷量的变化或通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|; (3)如果变化前后极板带电的电性相反,电荷量的变化或通过所连导线的电荷量为Q1+Q2。
3.(2019·江苏南通调研)如图所示，电源电动势E=12V，内阻r=1.0Ω，电阻R1=4.0Ω，R2=7.5Ω，R3=5.0Ω，电容器的电容C=10μF,闭合开关S,电路达到稳定后电容器的电荷量为 (　　)  A.4.5×10-5 C B.6.0×10-5 C　 C.7.5×10-5 C　 D.1.2×10-4 C
典例3 (2019·广东惠州三模)如图所示的电路中,电源的电动势E=6V,内阻r=1 Ω,电阻R1=3 Ω,R2=6 Ω,电容器的电容C=3.6 μF,二极管D具有单向导电性,开始时,开关S1闭合,S2断开. (1)合上S2,待电路稳定以后,求电容器上电荷量变化了多少? (2)合上S2,待电路稳定以后再断开S1,求断开S1后流过R1的电荷量是多少?
答案　(1)减少了1.8×10-6 C　(2)9.6×10-6 C
3.(2019·广东珠海一模)(多选)如图所示,直流电路中,R1、R2是定值电阻,R3是光敏电阻,其阻值随光照增强而减小.当开关S闭合,电容器两板间的M点的带电液滴恰好能保持静止.现用强光照射电阻R3时 (　　) A.电源的总功率减小　　　　 B.A板的电势降低 C.液滴向上运动 D.电容器所带电荷量增加
2.(多选)如图所示,E为电源,其内阻不可忽略,RT为热敏电阻,其阻值随温度的升高而减小,L为指示灯泡,C为平行板电容器,G为灵敏电流计.闭合开关S,当环境温度明显升高时,下列说法正确的是 (　　) A.L变亮 B.RT两端电压变大 C.C所带的电荷量保持不变 D.G中电流方向由a到b
(1)断路特点:是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大,但无电流通过,若电源正常,用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上,指针会发生偏转——无电流,有电压。 (2)短路特点:是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零,电路两点间无电压降落,用电器实际功率为零——有电流,无电压。
典例4 (2019·江苏东台月考)在如图所示的电路中,灯泡A和灯泡B原来都正常发光.现在突然发现灯泡A比原来变暗了些,灯泡B比原来变亮了些,则电路中出现的故障可能是 (　　) A.R3断路 B.R1短路 C.R2断路 D.R1、R2同时短路
4.(2019·江苏兴化一中月考)如图所示的电路中,电源的电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1、L2都不亮,用电压表测得各部分的电压是Uab=6 V,Uad=0 V,Ucd=6 V,由此可判定 (　　) A.L1和L2的灯丝都烧断了　　 B.L1的灯丝烧断了 C.L2的灯丝烧断了 D.变阻器R断路
9.(2019·四川宜宾三中月考)(多选)某同学按如图电路进行实验,电压表内阻看做无限大,电流表内阻看做零.实验中由于电路发生故障,发现两电压表示数相同了(但不为零),若这种情况的发生是由用电器引起的,则可能的故障原因是 (　　) A.R3短路 B.RP短路 C.R3断开 D.R2断开