第十二章

電能能量守恒定律12.2閉合電路的歐姆定律2010203功率與效率知識點總結提升路端電壓與負載閉合電路動態分析04電源的電動勢等于內、外電路電勢降落之和。外電路的電勢降落叫路端電壓U=IRE、rsR1AVR0負載六.路端電壓與負載的關系E=U+U內=IR+Ir外電路中的用電器叫負載內電路的電勢降落叫內電壓U內=IrE=U+Ir

小燈泡的規格都相同，兩個電路中的電池也相同。多個并聯的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗。如何解釋這一現象呢？問題1.負載（外電阻R）變化時，電路中的電流就會變化，路端電壓U會變化嗎？R越大U越大1.路端電壓與負載的關系R越大，I越小，U越大電路中電源電動勢E和內阻r是一定的，根據“越并越小”，可知路端總電阻減少。根據可知，電流增加。再根據U=E－Ir可知，路端電壓減少，所以變暗。這就解釋前面的實驗現象。外電路斷路時R無窮大2.外電路斷路時路端電壓UBDCAI=0，U內=0，U=E在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接測量電池兩極所得到的數值，近似等于電源電動勢的大小。外電路短路時R=03.外電路短路時路端電壓UU內=I短r=E，U=E-U內=0BDCA電源內阻一般很小，短路時電路中電流很大，很容易燒壞電源甚至引起火災，所以絕對不允許將電源兩端用導線直接連接在一起使用1.圖像的函數表達式：U=E-Ir=-rI+E，對比一次函數圖像

y=kx+b作圖(2)橫截距表示電源的短路電流(3)圖像斜率的絕對值表示電源的內阻(1)縱截距為電源的電動勢E。2.圖像的物理意義UIOEI短θ斷路短路七.路端電壓U隨電流I變化的圖像練習1.（多選）圖1為利用理想電表“測量干電池的電動勢和內阻”的實驗電路圖。實驗中測得多組電壓和電流值，通過描點作圖得到如圖2的U-I圖線。下列判斷正確的是（）A．電源的電動勢E=1.5VB．電源的內阻r=3.0ΩC．當電壓為1.4V時，外電路電阻阻值R=14ΩD．當電流為0.2A時，電源內電壓U內=1.5VAC練習2.（多選）如圖所示，直線A為某電源的U—I圖線，曲線B為某小燈泡L的U—I圖線的一部分，用該電源和小燈泡L串聯起來組成閉合回路時燈泡L恰能正常發光，則下列說法中正確的是（）A．燈泡L的額定電壓為2V，額定功率為4WB．此電源的內電阻為0.5Ω，此時燈泡L的電阻大于1ΩC．此時電源內阻的熱功率為4WD．把燈泡L換成阻值恒為0.5Ω的純電阻，電源的輸出功率將增大，但效率降低AD練習3.如圖所示的電路中，當開關S接a點時，標有“5V，2.5W”的小燈泡L正常發光，當開關S接b點時，通過電阻R的電流為1A，這時電阻R兩端的電壓為4V。則下列說法正確的是（）A．電阻R的阻值為0.25Ω

B．電源的電動勢為5VC．電源的電動勢為6V D．電源的內阻為2ΩCD練習4.如圖所示的電路，已知R>r+R0，r>R0，其中r、R0是已知的，求：(1)當R多大時，電源的輸出功率最大(2)當R多大時，R0的功率最大(3)當R多大時，R的功率最大解：（1）R+R0=r，R=r-R0輸出功率最大（2）R是定值電阻，電路中電阻最小，電流最大，

R0功率最大（3）電源與

R0等效成新的電源。電源內阻為R0+r

R=R0+r，外電路R功率最大練習5.如圖所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，當單刀雙擲開關S扳到位置1時，測得的電流I1=0.2A；當S扳到位置2時，測得電流I2=0.3A。求電源電動勢E和內電阻r。解：E=I1(R1+r)E=I2(R2+r)E=1.8Vr=1Ω練習6.如圖所示，當開關S斷開時，電壓表示數為3V，當開關S閉合時，電壓表示數為1.8V，則外電阻R與電源內阻r之比為（

）A.5：3B.3：5C.2：3D.3：2D1.電源的總功率：2.電源內阻上消耗的功率：3.電源輸出功率（外電路的功率）：

rERsI八.閉合電路的功率和效率R越大，η越大，當R無窮大時η為100%，但無實際意義。4.電源的效率:rERsI5.輸出功率P出與外電阻R的關系rERsI當R=r時，P出有最大值當R<r時，R增大，P出增大當R>r時，R增大，P出減小當P出<Pmax時，每個功率都有兩個電阻值與之對應韋達定理練習7.在如圖所示的電路中，電源的電動勢為1.5V，內阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω，求：(1)電路中的電流I(2)路端電壓U(3)電源的效率η練習8.如圖所示，如果電路中有非純電阻電學元件，電源的最大輸出功率能求嗎？解：非純電阻電路要用普適公式UOIm

IEM（I，U）βαb

U-I圖像的拓展1.a為電源的U-I圖像，b為外電阻的U-I圖像2.a的斜率的絕對值表示內阻大小tanα；

b的斜率表示外電阻的大小tanβ；3.兩者的交點（工作點）坐標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓;UIa4.交點和原點之間的矩形UMIO的面積表示輸出功率；練習9.硅光電池是一種太陽能電池，具有低碳環保的優點。如圖所示，圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I的關系圖像（電池內阻不是常數），圖線b是某電阻R的U-I圖像．在該光照強度下將它們組成閉合回路時，下列相關敘述說法正確的是（

）A．此時硅光電池的內阻為12.5?B．此時硅光電池的輸出功率為0.2WC．此時硅光電池的總功率為0.72WD．此時硅光電池的輸出效率為40%C電源的輸出電流與外電路電阻關系:ORII-R圖像的拓展電源的路端電壓與外電路電阻的關系:ORUU-R圖像的拓展1.動態電路的特點斷開或閉合開關、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導致電路電壓、電流、功率等的變化。(2)極限法：即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論。2.動態電路分析的兩種常用方法九.動態電路的特點與分析(1)程序法：串反：指某一電阻增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大。串反并同法并同：指某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。特別注意：若不計電源內阻，除路端電壓U外始終等于電源電動勢E，不滿足“串反并同”外，其他的條件仍然成立。練習10.如圖所示，把滑片向右移動一段距離，V1變化量為ΔU1，V2變化量為ΔU2，則（）A.|ΔU1|>|ΔU2|B.|ΔU1|=|ΔU2|C.|ΔU1|<|ΔU2|D.

ΔU1<0，ΔU2>0AD練習11.如圖所示，把滑片向左移動一段距離，則正確的是（）A.B.C.D.

ACD定值電阻R1?U1=U1-U1’=(I-I1)R1=?IR1?U1/?I=R1可變電阻R2?U2/?I=R1+r?U2=U2-U2’=(I-I1)(R1+r)=?I(R1+r)U1=IR1U1’=I1R1U2=E-I(R1+r)U2’=E-I1(R1+r)U=E-Ir

U’=E-I1r?U=U-U’=(I-I1)r=?Ir?U/?I=r3.含容電路分析(1)在恒定直流電路中，含有電容器的支路相當于斷路，畫等效電路圖時可以去掉電容器，但電容器兩端存在可以有電勢差(2)電阻與電容器串聯時電阻相當于導線（斷路的支路無電流，電阻兩端無電勢差，相當于導線）(3)電阻與電容器并聯時，電容器兩端電壓與電阻兩端電壓相同(4)計算電容器的電量可用公式Q＝CU(5)求電容器的電量變化ΔQ，要注意兩極板上的電性，若電性未發生變化ΔQ＝Q2-Q1，電性發生了變化則ΔQ＝Q2+Q14.電路故障分析(1)斷路：電流為零，電壓不為零(2)短路：電壓為零，電流不為零注意：不論用電器斷路還是短路，電路都不能工作練習12.如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發光，由于電路出現故障，突然發現燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數變小，根據分析，發生的故障可能是（）A.R1斷路B.R2斷路C.R3短路D.R4短路電勢節點法電荷經過用電器對外做功，電勢降低。從正極開始標出節點abcedfφa>φb>φe=φc=φd>φfφfφaφbφeφcφdAR4R2R1R3L1L2R2R1R3AR4L2L1練習12.如圖所示的電路中，閉合電鍵，燈L1、L2正常發光，由于電路出現故障，突然發現燈L1變亮，燈L2變暗，電流表的讀數變小，根據分析，發生的故障可能是（）A.R1斷路B.R2斷路C.R3短路D.R4短路AR2R1R3AR4L2L1課堂小結功率與效率動態電路路端電壓外電路中的用電器叫負載，外電路的電勢降落叫路端電壓。U＝E－Ir輸出功率ORPrPmBDACU=IR=ER+rR=E1+rR串反并同練習13.（多選）如圖所示，平行金屬板中有一個帶電油滴懸浮在兩板間的P點，不考慮電流表和電壓表對電路的影響，選地面的電勢為零，當滑動變阻器R4的滑片向b端移動時，下列說法正確的是（）A．油滴帶負電，將向下運動B．P點的電勢升高C．電源的效率變低D．若電壓表、電流表的示數變化量分別為ΔU和ΔI，則AC練習14.如圖所示，R的滑片向右滑動時，圖中安培表和伏特表示數如何變化？練習15.如圖所示，R的滑片向右滑動時，圖中安培表和伏特表示數如何變化？練習16.（多選）如圖所示的電路中，電源電動勢為E，內電阻為r，C為電容器，R0為定值電阻，R為滑動變阻器。開關閉合后，燈