(新)2.7闭合电路欧姆定律

2014-2015学年第一学期物理选修3-1导学案编号：18 使用时间：2014.11 编写人：陈明生审核人：负责人：班级：小组：姓名：组内评价：教师评价：§2.7闭合电路欧姆定律导学案学习目标1、了解内电路、外电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.2、掌握闭合电路欧姆定律的内容，理解各物理量及公式的物理意义.3、会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系．预习指导学习重点: 推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。

学习难点: 路端电压与负载的关系自主学习，合作探究：(在回忆初中相关内容的基础上,阅读课本相关内容，完成下列问题) 自主学习一．闭合电路欧姆定律：1．在时间t内，外电路和内电路产生的焦耳热各是多少？电源非静电力做功是多少？它们之间有怎样的关系？2．你能进一步得出电路中的电流与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系吗？[延伸思考] 闭合电路欧姆定律的三种表达形式的适用范围是否相同？二、路端电压与负载的关系1．在如图所示的电路中，电源的电动势E＝10 V，内电阻r＝1 Ω，试求当外电阻分别是3 Ω、4 Ω、7 Ω时所对应的路端电压．通过数据计算，你发现了怎样的规律？2．如图所示，以电路中的电流为横轴，路端电压为纵轴，建立路端电压U与电流I的U－I 图象，请思考，图线与纵轴的交点表示的物理意义是什么？纵坐标从零开始时，图线与横轴的交点表示的物理意义是什么？直线的斜率的绝对值表示的物理意义又是什么？三．.路端电压与电流的关系（补充内容）闭合电路欧姆定律可变形为U=E-Ir，E和r可认为是不变的，由此可以作出电源的路端电压U 与总电流I的关系图线，如图所示.依据公式或图线可知：（1）路端电压随总电流的增大而 .（2）电流为零时，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E.在图象中，U—I图象在纵轴上的截距表示电源的电动势.(为什么?)（3）路端电压为零时，即外电路短路时的电流I=rE.图线斜率绝对值在数值上等于内电阻.(为什么?)（4）电源的U—I图象反映了电源的特征（电动势E、内阻r)。

高二物理导学案日期编号2.7 闭合电路的欧姆定律（第1课时）班级姓名知识目标1、知道外电路、内电路概念，理解电源内部电势的变化和外电路中电势的变化规律；2、理解掌握闭合电路的欧姆定律，并能计算有关的电路问题。

自主学习1、闭合电路只有用导线把电源、用电器连成一个闭合才有电流。

用电器、导线组成电路，电源内部是电路，内电路的电阻叫,用r表示。

在外电路中，沿电流方向电势，在内电路中电流从电源极流向极。

外电路中，自由电荷（设为正电荷）在恒定电场作用下定向运动形成电流，沿电流方向电势降低，U外=IR；内外电路类比图：电势-高度而在内电路，由于非静电力作用，从负极到正极电势发生跃升，升高的值等于电动势的值E，同时，电流流经内阻r也有电势降低，U内=Ir2、由电路中的能量转化推导闭合电路欧姆定律（1）设外电路为纯电阻电路，外电路电阻为R，电流为I，在时间t内，外电路中电能转化成的内能为Q外= 。

（2）内电路电阻为r，在时间t内，电能转化成内能为：Q内= 。

（3）电源电动势为E，则在时间t内非静电力做功（即产生的内能）为：W= = 。

（4）由能量守恒可知W= + ，即EIt = + .整理化简得E= ，也就是I= 。

由此得出闭合电路欧姆定律。

（5）另一种推导：整个电路中，由于非静电力作用电势升高E，而电流经过外电路电阻和内电路电阻时电势降低分别为U外=IR、U内=Ir，整体看，升高和降低应相等，所以E=U外+ U内=IR+ Ir，所以有。

3、闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路的跟电源的成正比，跟内外电路的之和成反比。

（2）公式：I= 。

（3）电动势E与内电压U内、外电压U外的关系：E= 。

这就是说，电源的电动势等于。

特别提醒： ①rR E I += 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路； ②由于电源的电动势E 和内电阻r 不受R 变化的影响，从r R E I +=不难看出，随R 的增加，电路中电流I 减小；③U 外＝E －Ir 既适用于外电路为纯电阻的闭合电路，也适用于外电路为非纯电阻的闭合电路．解决闭合电路问题的一般步骤：①认清外电路上各元件的串、并联关系，必要时需画出等效电路图帮助分析．要特别注意电流表和电压表所对应的电路．②求总电流I ：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流I ；当以上方法都行不通时，可以应用联立方程求出I .③根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流．④当外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能应用闭合电路欧姆定律求解干路电流，也不能应用部分电路欧姆定律求解该部分的电流，若需要时只能根据串、并联的特点或能量守恒定律计算得到．例题：在右图中R 1=14Ω，R 2=9Ω。

闭合电路的欧姆定律【知识点归纳】（一）、闭合电路的欧姆定律：1、闭合电路的欧姆定律的内容：（1）闭合电路里的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。

公式：I = rR E + ； （2）从闭合电路欧姆定律中，还可导出电路功率的表达式： EI = U I + U'I = I 2R + I 2r 。

（3）、定律的适用条件：外电路为纯电阻电路。

2、闭合电路欧姆定律的应用：路端电压变化的讨论：（1）当R 增大时，I 减小，U'=I r 减小，U 增大；当R ∞时，I = 0 ，U =E （最大）；0 时 ，I = rE ，U = 0 ； （2）当R 减小时，U 减小，当R 3、闭合电路欧姆定律的应用（二）应用闭合电路的欧姆定律分析电路中有关电压、电流、电功率的方法；（1）分析电路中的电压、电流、电阻时，一般先由闭合电路欧姆定律确定电路的总电流、路端电压，再结合部分电路的欧姆定律分析各部分电路的参数。

（2）分析电源的电动势、内电阻时，可将（1）中的分析顺序逆进行。

（3）分析电路的功率（或能量）时可用公式EI = U I + U'I = I 2R + I 2r其中EI 为电源的总功率（或消耗功率），U I= I 2R 为电源的输出功率（或外电路的消耗功率）；U'I= I 2r 为电源内部损耗功率，要注意区分。

【案例分析】一、 判断灯的亮暗例1、 四个灯泡连接如图所示，当电键S 2断开、S 1接通a 点时，灯泡L 1最亮，L 2和L 4最暗且亮度相同，当电键S 2闭合、S 1接通b 点时，下例亮度分析正确的是（ ）A. 灯泡L 1最亮，L 4最暗B. 灯泡L 2最亮，L 3最暗C. 灯泡L 3最亮，L 1最暗D.灯泡L 4最亮，L 1最暗二、 电压表和电流表示数的变化例2、 如图所示是一火警报警系统的部分电路示意图，其中R 2为用半导体正热敏材料制成的，电流表为值班室的显示器，a 、b 之间接报警器，当传感器R 2所在处出现火情时，显示器中的电流I 和报警器两端的电压U 的变化情况是( )A 、I 变大，U 变大B 、I 变小，U 变小C 、I 变小，U 变大D 、I 变大，U 变小例3、 如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触片向 b 端移动时：A.伏特表 V 和安培表A 的读数都减小B.伏特表V 和安培表A 的读数都增大C.伏特表V 的读数增大，安培表A 的读数减小D.伏特表V 的读数减小，安培表A 的读数增大三、判断电路的故障例4、如图所示的电路中，灯泡LA和L B都是正常发光的，忽然灯泡L B比原来变暗了些，而灯泡L A比原来变亮了些，试判断电路中什么地方出现了断路故障(设只有一处出了故障)。

闭合电路欧姆定律(知识梳理)一、欧姆定律欧姆定律是由德国电学家和物理学家埃尔斯蒂·欧姆（Georg Ohm）提出的有关电路中电流、电压和电阻的关系的定律，它称为“欧姆定律”。

欧姆定律的公式表达为，经典的欧姆定律公式是：V = I*R，V 是电路中的电压（单位为伏特），I 是电路中的电流（单位为安培），R 是电路中的电阻（单位为欧姆）。

欧姆定律可以简单地认为是电流与电阻密切相关的定律，规定实际中电路内电阻大小决定了电流大小，即电阻越大，电流就越小；电阻越小，电流就越大；而电流和电压的关系则可用V=IR表示，即在恒定的电阻下，电压的大小决定了电流的大小。

闭合电路是指电路中的电路分支都连接在一起，形成一个闭合的环路，满足相等的电压总差值，因而能够使用欧姆定律进行计算。

在闭合电路中，利用欧姆定律可以求出电路中每一线段的电压大小、电流大小以及每一段电路中电阻的大小。

闭合电路中支路上的所有电阻总和等于电路中的总电阻值。

只要给出电路中的总电压和总电阻，就可以求出支路上的电压、电流、电阻的大小。

例如，有一个闭合电路，里面有三个电阻，分别为 R1、R2和R3，并且它们的总和为R4。

这时候，闭合电路总电阻 R4 = R1+R2+R3，利用欧姆定律，就可以求出三个电阻分别对应的电压大小、电流大小，以及每一段电路中电阻的大小。

欧姆定律虽然是一个比较简单、容易理解的定律，但是它非常重要，在电子产品的设计、使用、检测、维护等方面都有重要的作用。

用欧姆定律可以很方便地计算和分析电路的电压、电流及电阻的量值，对于电子元器件的短路、开路、负载等情况的分析，欧姆定律也是一个重要的参考依据。

欧姆定律也应用于非电路的求解中，比如把它用于求解气动系统内的压力､容积与流量的关系，用于求解水力学中的压力与流量的关系等，这都是欧姆定律的广泛应用。

第七节 闭合电路的欧姆定律知识目标：1、可以推导出闭合电路欧姆定律及其公式2、理解路端电压与负载的关系，知道这种关系的公式表达和图线表达，并能用来分析、计算有关问题。

3、掌握电源断路和短路两种特殊情况下的特点。

熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关问题。

4、理解闭合电路的功率表达式，知道闭合电路中能量的转化。

新课学习：一、闭合电路的欧姆定律 1．闭合电路：（1）内电路： 电源内部电路叫内电路，在电源内部，沿电流方向电势 升高（2）外电路： 用电器、导线组成____________，在外电路中沿电流方向电势 降低 ． 2．闭合电路中的能量转化：在闭合电路中，非静电力做的功等于 内外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ． 即：EIt = UIt + I 2r t 3．闭合电路的欧姆定律：(1)内容：闭合电路的电流跟电源的________成正比，跟内、外电路的________之和成反比 . (2)公式：I ＝(3)适用条件：适用于___纯电阻_____电路(4)公式可变形为：E ＝I(R ＋r)或E ＝U 外＋U 内．或 (5)电动势等于 内外电路电势降落之和（U 外 表示路端电压，是外电路电压，也可以理解为电源两极间的电压， U 内是内电路上电压）二、路端电压跟负载的关系1、路端电压与电流的关系：公式： U =E -Ir 电源的路端电压U 与总电流I 的关系图线U-I 图： 由图线可知：（1）路端电压随总电流的增大而 减小（2）纵轴上的截距表示 电源的电动势 ，即外电路断路时的路端电压等于电源电动势E . （3 短路电流I m ，即外电路短路时的电流I =rE. （4）图线斜率等于 内电阻 2、路端电压U 随外电阻R 的变化（1）R 增大时，I 减小，U 外升高；当R =∞时，即外电路断开时，路端电压U =E ;（2）R 减小时，I 增大，U 外降低，当R =0时，即外电路短路时， I =rEU =0 三、闭合电路中的电功率和电源的效率（1）电源的总功率： P 总=EI =I （U +U ′)若外电路是纯电阻电路，还有 P =I 2（R +r )=rR E +2(2)电源内部消耗的功率： P 内=I 2r =U 内I =rU 2'(3)电源的输出功率： P 出=P 总-P 内=EI -I 2r =UI =I 2R （纯） U 外＝E －Ir ＝RE R ＋rP 外＝U 外I ＝RE 2(R ＋r)2＝E 2(R －r)2R＋4r所以，当 R ＝r 时，电源的输出功率为最大，P 外max ＝E 24r。