整理好——第2节 闭合电路欧姆定律及其应用(1)

高二物理闭合电路欧姆定律公式及其应用一、基础知识归纳1.闭合电路的欧姆定律(1)内、外电路①内电路：电源两极(不含两极)以内，如电池内的溶液、发电机的线圈等.内电路的电阻叫做内电阻.②外电路：电源两极，用电器和导线等.外电路的电阻叫做外电阻.(2)闭合电路的欧姆定律①内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，与内、外电路的电阻之和成反比.②适用条件：纯电阻电路.③闭合电路欧姆定律的表达形式有：Ⅰ.E=U外+U内Ⅱ.I=(I、R间关系)Ⅲ.U=E-Ir(U、I间关系)Ⅳ.U=E(U、R间关系)2.闭合电路中的电压关系(1)电源电动势等于内、外电压之和.注意：U不一定等于IR.(纯电阻电路中U=IR，非纯电阻电路中UIR)(2)路端电压与电流的关系(如图所示).①路端电压随总电流的增大而减小.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.③路端电压为零时(即外电路短路时)的电流Im=(短路电流).图线斜率的绝对值在数值上等于内电阻.(3)纯电阻电路中，路端电压U随外电阻R的变化关系.①外电路的电阻增大时，I减小，路端电压升高;②外电路断开时，R，路端电压U=E ;③外电路短路时，R=0，U=0，I=Im=E/r.3.电动势与路端电压的比较：电动势路端电压U物理意义反映电源内部非静电力做功把其他形式能量转化为电能的情况反映电路中电场力做功把电能转化成为其他形式能量的情况定义式E=，W为电源的非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功U=，W为电场力把正电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式E=IR+Ir=U+UU=IR测量运用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素只与电源性质有关与电源和电路中的用电器有关特殊情况当电源开路时路端电压U值等于电源电动势E4.闭合电路中的功率关系(1)电源的总功率：P总= IE =IU+IU=P出+P内(2)电源内耗功率：P内= I2r =IU=P总-P出(3)电源的输出功率：P出=IU=IE-I2r=P总-P内(4)电源的输出功率与电路中电流的关系P出=IU外=IE-I2r=-r(I-)2+，当I=时，电源的输出功率最大，P出=.P出-I图象如右图示.5.电源的输出功率与外电路电阻的关系对于纯电阻电路，电源的输出功率P出=I2R=()2R=由上式可以看出，当外电阻等于电源内电阻(R=r)时，电源输出功率最大，其最大输出功率为Pm=.当R=r时，即I=E/2r时，电源的输出功率最大，P出=.P出-R图象如右图所示.由图象可知，对应于电源的非最大输出功率P可以有两个不同的外电阻R1和R2，不难证明r=.由图象还可以看出，当Rr时，若R增大，则P 出增大;当Rr时，若R增大，则P出减小.注意：对于内、外电路上的固定电阻，其消耗的功率仅取决于电路中的电流大小.5.电源的效率指电源的输出功率与电源功率之比.即=100%=100%=100%对纯电阻电路，电源的效率=100%=100%=100%由上式看出，外电阻越大，电源的效率越高.6.电路的U-I图象右图中a为电源的U-I图象，b为外电阻的U-I图象.两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;该点和原点的连线为对角线的矩形的面积表示输出功率;a的斜率的绝对值表示内阻大小;b的斜率的绝对值表示外电阻的大小;当两个斜率相等时，即内、外电阻相等时，图中矩形面积最大，即输出功率最大(可以看出此时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半).二、重点难点突破一、闭合电路中的能量关系1.电源的功率、电源消耗的功率、其他形式的能转变为电能的功率、整个电路消耗的功率都是指EI或I2(R外+r).2.电源的输出功率、外电路消耗的功率都是指IU或IE-I2r或I2R外.3.电源内阻消耗的功率是I2r.4.整个电路中有P电源=P外+P内.这显然是能量的转化和守恒定律在闭合电路中的具体体现.二、闭合电路的动态分析分析问题分析解答这类习题的一般步骤是：1.确定电路的外电阻如何变化.说明：(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时，电路的总电阻一定增大(或减小).(2)若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大;若电键的通断使并联的支路增多时，总电阻减小.(3)在右图所示分压器电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联(以下简称并联段)，另一段与并联部分相串联(以下简称串联段);设滑动变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为R灯，与灯泡并联的那一段电阻为R并，则分压器的总电阻为R总=R-R并+由上式可以看出，当R并减小时，R总增大;当R并增大时，R总减小.由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况，与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同.2.根据闭合电路的欧姆定律，确定电路的总电流如何变化.3.由U内=I内r，确定电源的内电压如何变化.4.由U外=E-U内，确定电源的外电压(路端电压)如何变化.5.由部分电路的欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化.6.确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化.三、电路的故障分析1.常见的故障现象断路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻无穷大，此时无电流通过，若电源正常时，即用电压表两端并联在这段电路(或用电器)上，指针发生偏转，则该段电路断路.如电路中只有该一处断路，整个电路的电势差全部降落在该处，其他各处均无电压降落.短路：是指电路两点间(或用电器两端)的电阻趋于零，此时电路两点间无电压降落，用电器实际功率为零(即用电器不工作或灯不亮，但电源易被烧坏).2.检查电路故障的常用方法电压表检查法：当电路中接有电源时，可以用电压表测量各部分电路上的电压，通过对测量电压值的分析，就可以确定故障.在用电压表检查时，一定要注意电压表的极性正确和量程符合要求.电流表检查法：当电路中接有电源时，可以用电流表测量各部分电路上的电流，通过对测量电流值的分析，就可以确定故障.在用电流表检查时，一定要注意电流表的极性正确和量程符合要求.欧姆表检查法：当电路中断开电源后，可以利用欧姆表测量各部分电路的电阻，通过对测量电阻值的分析，就可以确定故障.在用欧姆表检查时，一定要注意切断电源.试电笔检查法：对于家庭用电线路，当出现故障时，可以利用试电笔进行检查.在用试电笔检查电路时，一定要用手接触试电笔上的金属体.3.常见故障电路问题的分类解析(1)给定可能故障现象，确定检查方法;(2)给定测量值，分析推断故障;(3)根据观察现象，分析推断故障;(4)根据故障，分析推断可能观察到的现象.三、典例精析1.闭合电路中的功率问题【例1】如图所示，电源电动势为50V，电源内阻为1.0，定值电阻R 为14，M为直流电动机，电动机电阻为2.0.电动机正常运转时，电压表的读数为35V.求在100的时间内电源做的功和电动机上转化为机械能的部分是多少.【解析】由题设条件知r和R上的电压降之和为(E-U)，所以电路中的电流为I=A=1.0A所以在100内电源做的功为W=EIt=501100J=5.0103J在100内电动机上把电能转化为机械能的部分是E=IUt-I2rt=(1.035100-122100)J=3.3103J【思维提升】(1)正确理解闭合电路的几种功率.(2)从能量守恒的角度解析闭合电路的有关问题是一条重要思路.【拓展1】如图所示，已知电源电动势为6V，内阻为1，保护电阻R0=0.5，求：(1)当电阻箱R读数为多少时，电源输出功率P出最大，并求这个最大值.(2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大，并求这个最大值.(3)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的功率最大，并求这个最大值.【解析】(1)由电功率公式P出=()2R外=，当R外=r时，P出最大，即R=r-R0=(1-0.5)=0.5时，P出ma某=W=9W(2)这时要把保护电阻R0与电源内阻r算在一起，据以上结论，当R=R0+r即R=(1+0.5)=1.5时，PRma某=W=6W(3)保护电阻消耗的功率为P=，因R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，PR0最大，即R=0时，PR0ma某=W=8W【拓展2】某同学将一直流电源的总功率PE、输出功率PR和电源内部的发热功率Pr随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示.则下列说法正确的是(CD)A.图线b表示输出功率PR随电流I变化的关系B.图中a线最高点对应的功率为最大输出功率C.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA=PB+PCD.b、c线的交点M与a、b线的交点N的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶42.闭合电路的动态分析【例2】如图所示，当滑动变阻器的滑片P向上端移动时，判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化【解析】先认清电流表A测量R3中的电流，电压表V2测量R2和R3并联的电压，电压表V1测量路端电压.再利用闭合电路的欧姆定律判断主干电路上的一些物理量变化.P向上滑，R3的有效电阻增大，外电阻R外增大，干路电流I减小，路端电压U增大，至此，已判断出V1示数增大.再进行分支电路上的分析：由I减小，知内电压U和R1两端电压U减小，由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大，判断出V2示数增大.由U2增大和R3有效电阻增大，无法确定A示数如何变化.这就要从另一条途径去分析：由V2示数增大知通过R2的电流I2增大，而干路电流I减小，所以R3中的电流减小，即A示数减小.【答案】V1示数增大，V2示数增大，A示数减小.【思维提升】当电路中任一部分发生变化时，将引起电路中各处的电流和电压都随之发生变化，可谓牵一发而动全身.判断此类问题时，应先由局部的变化推出总电流的变化、路端电压的变化，再由此分析对其他各部分电路产生的影响.3.电路的故障分析【例3】某同学按如图所示电路进行实验，实验时该同学将变阻器的触片P移到不同位置时测得各电表的示数如下表所示：序号A1示数(A)A2示数(A)V1示数(V)V2示数(V)10.600.302.401.2020.440.322.560.48将电压表内阻看做无限大，电流表内阻看做零.(1)电路中E、r分别为电源的电动势和内阻，R1、R2、R3为定值电阻，在这五个物理量中，可根据上表中的数据求得的物理量是(不要求具体计算) .(2)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.【解析】(1)先将电路简化，R1与r看成一个等效内阻r，r=R1+r，则由V1和A1的两组数据可求得电源的电动势E;由A2和V1的数据可求出电阻R3;由V2和A1、A2的数据可求出R2.(2)当发现两电压表的示数相同时，但又不为零，说明V2的示数也是路端电压，即外电路的电压降全在电阻R2上，由此可推断RP两端电压为零，这样故障的原因可能有两个，若假设R2是完好的，则RP一定短路;若假设RP是完好的，则R2一定断路.【答案】(1)E、R2、R3 (2)RP短路或R2断路【思维提升】知晓断路、短路时电压表的示数表现是解答故障类电路题的关键.【拓展3】如图所示，灯泡A和B都正常发光，R2忽然断路，已知U 不变，试分析A、B两灯的亮度如何变化【解析】当R2忽然断路时，电路的总电阻变大，A灯两端的电压增大，B灯两端的电压降低，所以将看到灯B比原来变暗了些，而灯泡A比原来亮了些.易错门诊【例4】如图所示电路，已知电源电动势E=6.3V，内电阻r=0.5，固定电阻R1=2，R2=3，R3是阻值为5的滑动变阻器.按下电键S，调节滑动变阻器的触点，求通过电源的电流范围.【错解】将滑动触头滑至左端，R3与R1串联再与R2并联，外电阻R==2.1I=A=2.4A再将滑动触头滑至右端，R3与R2串联再与R1并联，外电阻R==1.6 I==3A【错因】由于平时实验，常常用滑动变阻器作限流用(滑动变阻器与用电器串联)，当滑动头移到两头时，通过用电器的电流将最大或最小，以至给人以一种思维定势：在没有分析具体电路的情况下，只要电路中有滑动变阻器，滑动头在它的两头，通过的电流是最大或最小.【正解】将原图化简成如图所示.外电路的结构是R与R2串联、(R3-R)与R1串联，然后这两串电阻并联.要使通过电路中电流最大，外电阻应当最小，要使通过电源的电流最小，外电阻应当最大.设R3中与R2串联的那部分电阻为R，外电阻R为R=因为两数和为定值，两数相等时其积最大，两数差值越大其积越小.当R2+R=R1+R3-R时，R最大，解得R=2，R大=2.5因为R1=2R小==1.6由闭合电路的欧姆定律有：I小=A=2.1AI大=A=3A【思维提升】不同的电路结构对应着不同的能量分配状态.电路分析的重要性有如力学中的受力分析.画出不同状态下的电路图，运用电阻串联、并联的规律求出总电阻的阻值或阻值变化表达式是分析电路的首要工作.看过的还:。

《闭合电路的欧姆定律》讲义一、引入在我们的日常生活中，电无处不在。

从手机、电脑到电灯、电视，电的应用极大地改变了我们的生活。

那么，电路中的电流、电压和电阻之间到底有着怎样的关系呢？这就不得不提到闭合电路的欧姆定律。

二、什么是闭合电路要理解闭合电路的欧姆定律，首先得清楚什么是闭合电路。

简单来说，闭合电路就是由电源、用电器（如灯泡、电阻等）、导线和开关组成的一个完整的电流通路。

在这个通路中，电荷能够持续地流动，形成电流。

电源是提供电能的装置，比如常见的电池。

用电器则是消耗电能来实现各种功能的设备。

导线用于连接各个部分，让电流能够顺利通过。

开关则可以控制电路的通断。

三、闭合电路中的能量转化在闭合电路中，存在着能量的转化。

电源内部，非静电力做功，将其他形式的能转化为电能。

比如在化学电池中，通过化学反应将化学能转化为电能。

而在电源外部，电流通过用电器时，电能被转化为其他形式的能，比如热能、机械能等。

例如，灯泡发光时，电能转化为光能和热能；电动机工作时，电能转化为机械能和热能。

四、闭合电路的欧姆定律的内容闭合电路的欧姆定律指出：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。

用公式表示就是：I ＝ E ／（R ＋ r) ，其中 I 表示电路中的电流，E 表示电源的电动势，R 表示外电路的电阻，r 表示电源的内阻。

这个定律揭示了闭合电路中电流、电动势、电阻之间的定量关系。

五、电动势电动势是描述电源特性的一个重要物理量。

它表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小。

电动势的大小等于电源没有接入电路时，电源两端的电压。

需要注意的是，电动势是由电源本身的性质决定的，与外电路的情况无关。

六、内阻电源内部也存在电阻，我们称之为内阻。

内阻会消耗一部分电能，产生焦耳热。

内阻的大小会影响电源的输出电压和输出功率。

当外电路电阻变化时，由于内阻的存在，电源的输出电压和输出电流都会发生变化。

七、对闭合电路欧姆定律的深入理解（一）从能量角度理解从能量守恒的角度来看，在闭合电路中，电源提供的电能等于外电路消耗的电能与内电路消耗的电能之和。

闭合电路欧姆定律知识点总结闭合电路欧姆定律是电子学中最基础和最重要的定律之一。

它定义了电路中电流、电压和阻抗之间的关系，为深入研究电路的机制、分析与设计提供了基础。

欧姆定律的定义是：在闭合的电路中，电流与电阻之比等于电压与电阻之比，即“电流乘以电阻等于电压”，可以简记为“I×R=E”。

也就是说，电路中电流I与电阻R之间的比值，就是放在电路中的电压E和电阻R之间的比值。

欧姆定律的重要意义在于它可以根据电路中的电阻R和电压E的大小，确定电路中的电流I的大小，从而更好地了解电路的工作机制。

欧姆定律的应用也很广泛。

它可以用于电压分配、功率计算、电路参数调节和电路保护等。

此外，欧姆定律也可以求解复杂电路中的未知参数，广泛用于电子技术及其他工程学科中。

基于欧姆定律，多种电路元件，如电阻、电感、电容等，都可以根据其组成电路的结构来确定其在电路中的性质。

这些性质会影响电路的工作，所以需要结合欧姆定律来深入研究和分析。

欧姆定律也可以用来分析复杂电路中的任意两点之间的电压和电流，这样就可以生成任意复杂电路的视图，并对其工作机制进行深入研究。

欧姆定律也可以用来计算电路中放电和功率的消耗情况。

由于电路中电流与电阻和电压之间有着一定的关系，因此在功率计算时，只需根据欧姆定律就可以得出相应的功率消耗量，从而为电路的设计及维护提供便利。

最后，欧姆定律也可以用于检测电路中是否存在故障，以便及时采取相应的措施。

当某块电子元件发生故障时，它的电阻值会明显发生变化，从而影响电路中的电压和电流，而它们又是欧姆定律的重要组成部分，通过比较电路中应有的值与实际值之间的差距，就可以查找出电路中存在的故障类型，从而及时修复。

总之，欧姆定律是电子学中最基础且最重要的定律之一，在电路设计与分析、电子技术以及周边工程设计中，欧姆定律都发挥了重要作用，为电路的机制分析和设计提供了有效的参考依据。

闭合电路欧姆定律的应用【要点梳理】要点一、关于闭合电路欧姆定律1．闭合电路欧姆定律（1）已知电动势为E 、内电阻为r 的电源和电阻R 组成闭合回路，如图，电路中有电流I 通过，根据欧姆定律U IR =外，U Ir =内和E U U =+外内得E IR Ir =+，即E I R r=+． （2）闭合电路的电流，跟电源的电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比。

2、对闭合电路欧姆定律的理解公式的适用对象○1U I R=适用于纯电阻电路。

○2E I R r =+适用于纯电阻电路。

○3E U U =+外内适用于各种电路，U E Ir =外－与E U U =+外内相同。

要点二、闭合电路欧姆定律应用1．路端电压随负载的变化分析负载即用电器，而R 是由负载的结构决定的，当R 变化时，路端电压U 、电流I 随之变化，由E Ir U =+得1ER E U E Ir r R r R=-==++． 可见：（1）U 随R 的增大而增大，随R 的减小而减小，U R -曲线如图所示。

（2）当0R →（短路）时，0U =，此时E I r=最大，会引起火灾。

（3）当R →∞（断路）时，U E =。

2.功率与电流之间的关系（如图）○1直线表示电源的总功率 P EI =总.○2曲线表示电源的输出功率 2P UI EI I r ==-出．○3曲线表示电源内部消耗的功率 2r P I r =．3．电源做功、功率和输出功率及效率问题的分析（1）电源做功：W EIt =电源的总功率：P EI =（2）电源的输出功率为2222222=()()4()4E E R E P I R R r R R r Rr R r r R =⋅==+-+-+出， 当R r =时，P 出有最大值2244m E E P R r==．P 出与外电阻R 的这种函数关系可用如图的图象定性地表示。

由图象可知，当R r =（即外电阻等于内电阻）时，电源的输出功率最大为m P 。

第2节闭合电路欧姆定律及其应用必备知识预案自诊知识梳理一、电路的串联、并联①注：串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,电路中任意一个电阻值变大时，电路的总电阻变大。

②注:并联电路的总电阻小于电路中任意一个支路电阻，任意一个支路电阻值变大时，电路的总电阻变大.二、电源闭合电路的欧姆定律1。

电源 (1)电动势①计算：非静电力搬运电荷所做的功与搬运的电荷量的比值,E=W W;②物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。

③（2)内阻：电源内部导体的电阻。

2。

闭合电路欧姆定律（1)内容：闭合电路中的电流跟电源的电动势成 ，跟内、外电阻之和成 ；(2)公式:I=W W +W （只适用于纯电阻电路）;（3)其他表达形式①电势降低表达式:E=U 外+U 内或E=U 外+ ; ②能量表达式:EI=UI+I 2r 。

3.路端电压与外电阻的关系(1)一般情况：U=IR=W W +W ·R=W 1+WW，当R 增大时，U ;（2)特殊情况:①当外电路断路时,I=0,U= ; ②当外电路短路时，I 短=W W,U=0。

考点自诊1。

判断下列说法的正误。

(1）电动势是电源两极间的电压.（ ）(2)当外电阻增大时,路端电压也增大。

（）(3)闭合电路中的短路电流无限大。

（)(4）电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是电源两极间的电压。

()（5)非静电力做的功越多,电动势就越大.（）(6)在闭合电路中,外电阻越大,电源的输出功率越大.(）(7)在某电池的电路中每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J,那么这个电池的电动势是0。

5 V。

()（8)电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多。

（) 2。

（新教材人教版必修第三册P71习题改编）如图是有两个量程的电压表,当使用a、b两个端点时,量程为0～10 V;当使用a、c两个端点时，量程为0~100 V。

高中物理【闭合电路欧姆定律的应用】教案知识点一、教学目标1. 让学生理解闭合电路欧姆定律的概念及公式。

2. 培养学生运用欧姆定律解决实际问题的能力。

3. 引导学生通过实验探究，发现电路中电流、电压、电阻之间的关系。

二、教学内容1. 闭合电路欧姆定律的定义及公式：闭合电路欧姆定律指出，在闭合电路中，电流I等于电源电动势E与电路总电阻R的比值，即I = E / R。

2. 欧姆定律的应用：（1）求解电路中的电流、电压、电阻。

（2）分析电路中的功率、能量等问题。

三、教学重点与难点1. 教学重点：闭合电路欧姆定律的公式及应用。

2. 教学难点：闭合电路欧姆定律在实际问题中的应用。

四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考并探究闭合电路欧姆定律。

2. 利用实验现象，让学生直观地理解欧姆定律。

3. 通过实例分析，培养学生解决实际问题的能力。

五、教学过程1. 导入：以日常生活中的电路为例，引导学生思考电流、电压、电阻之间的关系。

2. 新课讲解：介绍闭合电路欧姆定律的定义及公式，解释电流、电压、电阻的概念。

3. 实验演示：进行电路实验，让学生观察电流、电压、电阻的变化关系。

4. 实例分析：分析实际电路中的电流、电压、电阻问题，引导学生运用欧姆定律解决。

5. 练习与讨论：布置一些练习题，让学生运用欧姆定律解决问题，并进行小组讨论。

教案剩余部分（六、七、八、九、十）将在的提问中提供。

六、教学评价1. 课后作业：布置相关习题，巩固学生对闭合电路欧姆定律的理解和应用。

2. 课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，了解学生的学习状况。

七、教学资源1. 教材：高中物理教材相关章节。

2. 实验器材：电路实验所需的电源、导线、电阻、电压表、电流表等。

3. 多媒体课件：用于辅助教学，直观展示电路图和实验现象。

八、教学进度安排1. 课时：本节课计划2课时。

九、教学反思课后对教学效果进行反思，分析学生的掌握情况，针对存在的问题调整教学策略。