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文檔簡介
1、課題:2.7閉合電路的歐姆定律 班級: 姓名: 科目:物理 課型:新課 執筆:魚亞勛 審核:高二備課組 講學時間:【學習目標】(1)能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式,知道電源的電動勢等于內、外電路上電勢降落之和;(2)理解路端電壓與負載的關系,知道這種關系的公式表達和圖線表達,并能用來分析、計算有關問題;(3)掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。知道電源的電動勢等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓;(4)熟練應用閉合電路歐姆定律解決有關的電路問題;(5)理解閉合電路的功率表達式,知道閉合電路中能量的轉化。【教學重點難點】推導閉合電路歐姆定律,應用定律進行有關討論;路端電壓與負載的關系。【知
2、識鏈接】歐姆定律 電動勢【學習過程】(一)預習要點1、什么是電源?2、電源電動勢的概念?物理意義?(1)定義: (2)意義: 3、如何計算電路中電能轉化為其它形式的能? 思考:電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。只有用導線將電源、用電器連成閉合電路,電路中才有電流。那么電路中的電流大小與哪些因素有關?電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢?一閉合電路1.閉合電路的結構:用導線把電源、用電器連成閉合電路.外電路: 內電路: 2.閉合電路中的電流在內、外電路中電流是怎樣的?在外電路中,電流方向由 流向 ,沿電流方向電 。在內電路中,即在電源內部,通過非靜電力做功使正電荷由 移到
3、,所以電流方向為 流向 。內電路與外電路中的電流強度 。3.閉合電路中的電勢(1)路端電壓是否總等于電壓是否等于總電動勢? (2)路端電壓是否會隨外電路的改變而改變? 在電源(干電池)的正負極附近存在著化學反應層,反應層中非靜電力(化學作用)把正電荷從電勢低處移到電勢高處,在這兩個反應層中,沿電流方向電勢 。在正負極之間,電源的內阻中有電流,沿電流方向電勢 . (3)在外電路中,沿電流方向電勢 。(4)在內電路中,一方面,存在內阻,沿電流方向電勢 ;另一方面,沿電流方向存在電勢“躍升”。(5)部分電路歐姆定律的內容是什么?:IRU部分電路 討論1、 合上開關,在時間t內,電路中有電流的同時伴隨
4、能量的轉化,整個電路中電能轉化為什么能?各是多少?2、 電路中的電能又是什么能轉化來的?在電源內部是如何實現的?3、 若外電路中的用電器都是純電阻R,在時間t內,外電路中有多少電能轉化為內能?4、內電路也有電阻r,當電流通過內電路時,也有一部分電能轉化為內能是多少? 5、電流流經電源時,在時間t內非靜電力做多少功? 二 閉合電路歐姆定律1.公式: 或 2.內容: 3.適用條件: 說明:1、 2、 3、 例1、 如圖所示電路,電源電動勢為1.5V,內阻為0.12 ,外電路的電阻為1.38 ,求電路中的電流和路端電壓。例2、電動勢為2V的電源跟一個阻值R=9的電阻接成閉合電路,測得電源兩端電壓為1
5、.8V,求電源的內電阻. 例3、在如圖所示的電路中,R1=14.0,R2=9.0,當開關S扳到位置1時,電流表的示數為I1=0.20A;當開關S扳到位置2時,電流表的示數為I2=0.30A,求電流的電動勢和內電阻.如果沒有電流表,只有電壓表,如何設計實驗測量電源的內阻和電動勢?三路端電壓U與負載R的關系兩個特例:(1)電源內阻為0時,I= , = (2)外電路斷路時,電流,外電壓,內電壓為多大,即R時,I= ,Ir= ,(3)外電路短路時,電流,外電壓,內電壓為多大?R=0,I= (稱為短路電流),= 四路端電壓U隨電流I變化的圖象(1)圖象的函數表達 UEIr(2)圖象的物理意義在縱軸上的截
6、距表示 在橫軸上的截距表示電源的短路電流I短 圖象斜率的絕對值表示電源的內阻,內阻越大,圖線傾斜得越厲害U/VI/AO132462例4、如圖是某電源的路端電壓U隨干路電流I的變化圖象,由圖象可 知,該電源的電動勢為 V,內阻為 例5、有兩節電池,它們的電動勢分別為E1和E2,內電阻分別為r1和r2.將它們分別連成閉合電路,其外電路的電流I和路端電壓U的關系如圖所示,可以判定( ) A.圖象交點所示狀態,兩電路的外電阻相等 B.E1>E2,r1>r2C.圖象交點所示狀態,兩電路的電阻相等 D.E1>E2,r1<r2【當堂檢測】1關于電動勢,下面的說法正確的是:( )A 電
7、源的電動勢等于電源沒有接入電路時,兩極間的電壓,所以當電源接入電路時,電動勢將發生改變。B 閉合電路時,并聯在電源兩端的電壓表的示數就是電源的電動勢C 電源的電動勢是表示電源把其他形式的能轉化為電能的本領的 大小的物理量D 在閉合電路中,電源的電動勢等于內,外電路上電壓之和。2如圖,R0.8當開關S斷開時電壓表的讀數為1.5V;當開關S閉合時電壓表的讀數為1.2V則該電源的電動勢和內電阻分別為多少?3如圖,R1=14,R2=9,當開關處于位置1時,電流表讀數I1=0.2A;當開關處于位置2時,電流表讀數I2=0.3A.求電源的電動勢E和內電阻r.4一太陽能電池板,測得它的開路電壓為800mV
8、,短路電流為40mA,若將該電池與一阻值為20的電阻連成一閉合電路,則它的路端電壓是多少?(本頁為本講學稿附頁,供學有余力的學生選擇完成)五閉合電路的功率1.電源提供的功率(電源的總功率) 2.電源的輸出功率(外電路得到的功率) 3.電源內阻上的熱功率 4.閉合電路中的能量轉化 六電源的效率電源的效率 對純電阻電路,電源的效率為:結論:電源的效率隨外電阻的增大而 例7.如圖所示的電路中,電源的電動勢E=10V,內阻r=0.5,電動機的電阻R0=1.0,電阻R1=1.5.電動機正常工作時,電壓表的示數U1=3.0V,求: (1)電源的總功率? (2)電動機消耗的電功率?將電能轉化為機械能的功率?
9、 (3)電源的輸出功率?七 電源最大輸出功率P=IU=I2R電源的功率最大時,其效率只有 例10.如圖所示的電路中,R為電阻箱,V為理想電壓表.當電阻箱讀數為R1=2時,電壓讀數為U1=4V;當電阻箱讀數為R2=5時,電壓表讀數為U2=5V, 求: (1)電源的電動勢E和內阻r. (2)當電阻箱R讀數為多少時,電源的輸出功率最大?最值Pm為多少? R0E rRV八閉合電路的動態變化分外電阻R增大,路端電壓U會有怎樣的變化?(演示實驗)R增大,電流 ,路端電壓 ;R減小,電流 ,路端電壓 (理論推導) 說一說:一些同學可能有這樣的經驗:傍晚用電多的時候,在插上電爐、電熱水壺等用電多的電器時,燈光
10、會變暗,拔掉后燈光馬上又變亮起來。在一些供電質量不太好的地區更為嚴重。嘗試去解釋一下這種現象。全電路的動態分析的具體步驟:(1)判斷動態部分電阻、全電路總電阻的變化.(2)判斷閉合電路總電流的變化.(3)依據U=E-Ir,判斷路端電壓的變化.(4)依據分壓、分流原理判斷動態部分的物理量的變化.E、rR1AVR2R3P局部整體局部思路:例11.如圖所示,電源的電動勢和內阻都保持不變,當滑動變阻器的滑動觸點向左端移動時( ) A、電壓表的讀數增大,電流表的讀數減小 B、電壓表和電流表的讀數都增大 C、電壓表和電流表的讀數都減小 D、電流表的讀數增大,電壓表的讀數減小 例12.A燈與B燈電
11、阻相同,當變阻器滑片向下移動時,對兩燈明暗程度的變化判斷正確的是( ) A、A、B燈都變亮E、rsRBA B、A、B燈都變暗 C、A燈變亮,B燈變暗 D、A燈變暗,B燈變亮九含容電路的分析思路方法:1、電路穩定后,電容器在電路中就相當于斷路2、電路穩定后,電容所在電路無電流,所以其兩端的電壓就是所在支路兩端的電壓3、電路的電壓、電流變化時,會引起電容器的充放電,進而引起內部電場的變化R2Cs2s1ER1例13. 圖中,開關S1、S2均處于閉合狀態,在分別斷開S1、S2 后的短暫過程中,關于流過電阻R1、R2的電流方向,以下判斷正確的是( ) A、若只斷開S1,流過R1的電流方向為自左向右 B、
12、若只斷開S1,流過R1的電流方向為自右向左 C、若只斷開S2,流過R2的電流方向為自左向右 D、若只斷開S2,流過R2的電流方向為自右向左例14.如圖,E=10V,R1=4,R2=6,C=30F.電池內阻可忽略.R1R2CsE(1)閉合開關S,求穩定后通過R1的電流.(2)然后將開關S斷開,求這以后流過R1的總電量.十 電路故障分析短路處特點:有電流通過而電壓為零斷路處特點:電路電壓不為零而電流為零例16.如圖所示的電路中,開關S閉合后,由于電阻發生短路或者斷路故障,電壓表和電流表的讀數都增大,則肯定出現了下列那種故障 ( ) A、R1短路 B、R2短路 C、R3短路 D、R1斷路7如圖16所示,電路兩端電壓恒定,電阻R1=R2=R3,R3=,電鍵閉合前,后電阻R2消耗電功率之比_,電容器C所帶電量之比_。解答閉合電路問題的一般步驟:(1)首先要認清外電路上各元件的串并聯關系,必要時,應進行電路變換,畫出等效電路圖。(2)解題關鍵是求總電流I,求總電流的具體方法是:若已知內、外電路上所有電阻的阻值和電源電動勢,可用全電路歐姆定律(I=)直接求出I;若內外電路上有多個電阻值未知,可利用某一部分電路的已知電流和電壓求總電流I;當
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