头哥的讲义5——闭合电路
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《闭合电路的欧姆定律》讲义一、引入在电学的世界里,闭合电路的欧姆定律就像是一座灯塔,为我们指引着理解电路中电流、电压和电阻关系的方向。
无论是日常生活中的电器使用,还是复杂的电子设备运行,都离不开这一定律的支配。
想象一下,我们打开一盏台灯,电流从电源出发,经过导线、灯泡,再回到电源,形成一个完整的回路。
在这个过程中,电流的大小、电压的分配以及电阻的作用是如何相互影响的呢?这就是闭合电路的欧姆定律所要揭示的奥秘。
二、基础概念1、闭合电路闭合电路是由电源、导线、用电器和开关等组成的一个完整的电流通路。
在这个通路中,电流能够持续流动,完成能量的传输和转化。
2、电源电源是提供电能的装置,它能够将其他形式的能量转化为电能。
常见的电源有电池、发电机等。
电源内部存在一种非静电力,能够将正电荷从电源的负极搬运到正极,从而维持电路两端的电势差,也就是电压。
3、内电阻电源内部也存在电阻,称为内电阻。
内电阻会消耗一部分电能,导致电源输出的电能减少。
4、外电路除电源内部以外的电路部分称为外电路,包括导线、用电器和开关等。
三、闭合电路欧姆定律的表达式闭合电路的欧姆定律可以用以下公式表示:\(I =\frac{E}{R + r}\)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,\(r\)表示电源的内电阻。
电动势\(E\)是反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,它的数值等于电源没有接入电路时两极间的电压。
这个公式告诉我们,电路中的电流取决于电源的电动势、外电路电阻和内电阻。
当外电阻增大时,电流减小;当内电阻增大时,电流也会减小。
四、对定律的深入理解1、电动势与电压的区别电动势是描述电源特性的物理量,它反映了电源将其他形式的能转化为电能的能力。
而电压则是指电路中两点之间的电势差。
例如,一节干电池的电动势约为 15V,这意味着它在理想情况下能够提供 15V 的电压。
但当电池接入电路工作一段时间后,由于内电阻的存在和电池内部化学物质的变化,实际输出的电压会小于 15V。
《闭合电路欧姆定律》讲义一、引入在电学的世界里,闭合电路欧姆定律就像是一座桥梁,连接着电源、电阻和电流之间的关系。
它是我们理解电路运行的关键规则之一,对于解决各种电路问题具有极其重要的意义。
想象一下,我们的生活中充满了各种各样的电子设备,从简单的手电筒到复杂的电脑,它们的正常运行都离不开电路。
而要真正明白这些电路是如何工作的,就必须掌握闭合电路欧姆定律。
二、基本概念1、闭合电路一个完整的闭合电路由外电路和内电路组成。
外电路是指电源外部的电路部分,包括用电器、导线等;内电路则是电源内部的电路,比如电池内部的化学反应区域。
2、电动势电动势(E)是描述电源特性的重要物理量,它表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小。
可以简单理解为电源的“推力”,就像一个大力士,有足够的力量推动电荷移动。
3、内阻电源内部也存在电阻,称为内阻(r)。
内阻会消耗一部分电能,导致电源输出的电能减少。
4、外电阻外电路中的电阻称为外电阻(R),它是我们在电路中常见的电阻元件,如灯泡、电阻器等。
三、闭合电路欧姆定律的表达式闭合电路欧姆定律的表达式为: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 表示外电路电阻,r 表示电源内阻。
这个公式告诉我们,电路中的电流大小取决于电源的电动势、外电阻和内阻。
四、定律的理解1、当外电阻 R 增大时,电路中的总电阻(R + r)增大,根据欧姆定律,电流 I 会减小。
例如,在一个简单的串联电路中,如果我们增加电阻器的阻值,整个电路的电流就会变小。
2、当外电阻 R 减小时,电路中的总电阻(R + r)减小,电流 I 会增大。
比如,我们短路一个电阻,相当于外电阻接近零,此时电流会变得非常大。
3、当内阻 r 增大时,总电阻增大,电流减小。
这就好像电源内部的阻力变大了,使得电源输出的电流变小。
4、当内阻 r 减小时,总电阻减小,电流增大。
电源内部的阻力变小,电源就能更顺畅地输出电流。
准兑市爱憎阳光实验学校闭合电路欧姆律及其用温故自查1.电路的组成:闭合电路由两组成,一是电源外部的电路,叫外电路;另一是电源内部的电路,叫内电路.2.电源:使导体两端存在持续电压,将其他形式的能转化为电能的装置.3.电动势(1)电动势的义:非静电力对电荷做的功与搬运电荷的电荷量的比值即E=,在数值上电源的电动势于电源没有接入电路时两极间的电压U.符号为E,E=U开.(2)单位:.(3)物理意义:表示电源把其他形式的能转化为本领大小的物理量.电动势大,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大;电动势小,说明电源把其他形式的能转化为电能的本领小.电动势在数值上于电路中通过1库仑电荷量时电源所提供的电能.伏特(V)电能(4)电动势的方向电动势虽是,但为了研究电路中电势分布的需要,我们规由负极经电源内部指向的方向(即电势升高的方向)为电动势的方向.(5)电动势的决因素电源的电动势仅由电源本身的物质构成决,与工作物质的多少或由其决的电源的体积大小无关(由假设干个单位电源串联而得到的体积较大的组合电源除外).标量正极考点精析1.电动势不是电压,电动势于非静电力移送单位电荷所做的功,反映其他形式的能转化为电能的本领,可以区别不同电源移送相同电荷时做功本领不同.2.电压即电势差,它表现在电路两点间形成电场,电场力推动电荷做功,完成的是由电能向其它形式能的转化过程,从能量的转化关系看,电动势和电压是截然不同的物理量.3.电源的内阻把电源接入电路就形成闭合电路.电源外部的电路叫外电路,电源内部的电路叫做内电路.内电路所具有的电阻叫做内电阻,亦即电源的内阻,符号为r.电流通过内电路时受到内阻的阻碍作用,要产生热量致使电源发热,电流过大可以烧坏电源.温故自查1.内容:闭合电路中的电流和电源的电动势成正比,和成反比.2.公式:,常用表达式为E=IR+Ir=U+U′;U= .3.意义:描述了包含电源在内的全电路中,电流与电动势以及电路总电阻之间的量关系.闭合电路的总电阻E-Ir考点精析1.路端电压U与外电阻R的关系(1)根据闭合电路欧姆律,当外电阻R变大时,干路电流I变小,因为U=E-Ir,所以数值上路端电压U变大;同理,当外电阻R减小时,路端电压U减小.(2)当外电路断开时,R为∞,I为0,所以数值上路端电压U=电源电动势E.(3)当外电路短路时,R为0,I为,所以路端电压U=0.2.路端电压U与电流I的关系(1)因为U=E-Ir,一般认为电源的电动势E和内阻r一时,其关系满足一次函数,图线为以下图所示.(2)直线斜率的绝对值为电源内阻r,纵轴的截距为电源的电动势E,横轴的截距为短路电流I短.(3)路端电压U随电流I变化的本质原因是由于电源内阻的存在.(4)图线上每一点坐标的乘积IU为电源的输出功率.(1)滑动变阻器(或电阻箱)改变电路电阻.(2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化.(3)电表改变电路特性.讨论电路中有关量的变化.[考例1] 如下图的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1、R2和R3的阻值都相同.在开关S处于闭合状态下,假设将开关S1由位置1切换到位置2,那么( )A.电压表的示数变大B.电池内部消耗的功率变大C.电阻R2两端的电压变大D.电池的效率变大[答案] B[总结评述] 首先由局部电阻的变化推出总电阻、总电流和路端电压的变化情况,再由此分析对其他各电路的影响.讨论的根本步骤是先干路、后支路,先固电路、后变化电路.在如下图的电路中,R1、R2、R3和R4皆为值电阻,R5为可变电阻,电源的电动势为E,内阻为r,设电流表A的读数为I,电压表V的读数为U,当R5的滑动触点向图中a端移动时,那么( )A.I变大,U变小B.I变大,U变大C.I变小,U变大D.I变小,U变小[解析] 首先要仔细分析电路图.明确连接关系,抓住变化量依次分析求解.由电路图可知,电压表V测的是路端电压,电流表A测的是支路R2与R4串联中的电流.当R5的滑动触点向a端移动时,R5减小,那么电路中总电阻R总减小,由I总=知,I总增大,内电压U内=I总·r增大,所以路端电压U 变小,值电阻R1、R3在干路中由于I总增大,R1、R3的两端电压增大,因此可以得出R5的两端电压变小,即值电阻R2、R4串联后两端电压减小,所以电流表A的读数I减小,应选项D正确.[答案] DC=,确电容的带电荷量及变化量,或根据电场强度和力的关系确带电粒子的运动情况.[考例2] 如下图的电路中,电源电动势E=6.00V,其内阻可忽略不计.电阻的阻值分别为R1=kΩ、R2=kΩ,电容器的电容C=μF.闭合开关S,待电流稳后,用电压表测R1两端的电压,其稳值为0V.(1)该电压表的内阻为多大?(2)由于电压表的接入,电容器的带电荷量变化了多少?(2)电压表接入前,电容器上的电压U C于电阻R2上的电压,R1两端的电压为UR1,那么,又E=U C+UR1接入电压表后,电容器上的电压为U C′=E-U1由于电压表的接入,电容器带电荷量增加了ΔQ=C(U C′-U C)由以上各式解得ΔQ=5×10-6C[答案] (1)kΩ(2)ΔQ=5×10-6C[总结评述] 考虑电压表内阻时,电压表即为一个可以显示自身电压的电阻,如用电压表测R1两端电压是V实际为R1与R V并联后电阻的总电压.(2021·模拟)如下图的电路,闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动,以下结论中正确的选项是( )A.电流表读数变小,电压表读数变大B.小电珠L变亮C.电容器C上的电荷量减小D.电源的总功率变大[解析] 闭合开关S,滑动变阻器滑片P向左移动,滑动变阻器R的阻值增大,外电路的电阻增大,由闭合电路欧姆律I=E/(R外+r),可得电路中的电流减小,路端电压为:U=E-Ir,可得路端电压增大,电流表读数变小,电压表读数变大,小电珠L变暗,B错误,A正确;电容器的带电量为:Q=CU C,U C增大,可得带电量增大,C错误;电源的总功率P电=EI,I减小,总功率减小,D错误.[答案] A[考例3] 在如下图电路中,电源电动势E=3V,内电阻r=1Ω,R1=2Ω,滑动变阻器R的阻值可连续增大,求:(1)当R多大时,R消耗的功率最大?(2)当R多大时,R1消耗的功率最大?[解析] (1)在求R消耗的最大功率时,把R1归入内电阻,当R=R1+r时,R 消耗的功率最大,即当R=R1+r=3Ω时,R消耗的功率最大,[答案] (1)0.75W (2)2W[总结评述] 此题易出现的错误是求R1消耗的最大功率时,把R归入内电阻,认为当R1=R+r时,R1消耗的功率最大.导致错误的原因是对电阻消耗功率最大的条件与电源的最大输出功率分不清,乱用结论,导致误解.如下图,电源电压保持不变,变阻器R1的最大值大于R2的阻值,闭合开关后,在滑片P自右向左滑动过程中,R1的电功率如何变化?因此,在这两种情况时,R1的电功率都是P1< ,且不难看出,R1与R2差值越大,P1越小于 .综上所述,此题答案是滑片P自右向左移动时,R1的电功率逐渐变大;当R1=R2时R1的电功率最大;继续沿此方向移动滑片P时,R1的电功率逐渐变小.[答案] 见解析。
闭合电路欧姆定律知识点闭合电路欧姆定律是电路理论中最基础的知识之一。
它描述了电流、电阻和电压三者之间的关系。
在闭合电路中,电流的大小取决于电压和电阻的大小。
欧姆定律表明,当电路中有电流流动时,电压与电阻的比例是恒定的。
在这篇文章中,我们将详细介绍闭合电路欧姆定律的知识点。
一、什么是闭合电路欧姆定律?闭合电路欧姆定律是一种描述闭合电路中电流、电压和电阻之间关系的规律。
该定律得名于德国物理学家乔治·西蒙·欧姆,他在1827年发现了电流和电压之间的关系。
欧姆定律由以下公式表示:I=V/R,其中I表示电路中的电流,V表示电路中的电压,R表示电路中的电阻。
这个公式告诉我们,电流的大小取决于电压和电阻的大小。
二、电压、电阻和电流三者之间的关系电压、电阻和电流是电路中最基本的量。
电压是指电场在空间中产生的电势差,它是推动电流在电路中流动的力量。
电阻是电流在电路中流动时遇到的阻碍,它是电阻器中电阻的大小。
电流是电荷在电路中移动的情况,它是描述电路中电子的移动方向的。
在闭合电路中,电阻是电路中影响电流大小的最重要因素。
电路中的电阻会影响电流的大小和方向。
电阻越大,电流就越小。
而当电路中的电阻很小时,电流就会更大。
电路中的电压和电阻也是影响电流方向的因素。
当电路中的电压大于电阻时,电流会沿着电压的方向流动。
相反,当电路中的电压小于电阻时,电流就会朝着相反的方向流动。
三、电阻的计算方法电阻是衡量电路中电阻对电流流动的影响程度的一个参数。
电阻的大小可以通过以下公式计算:R=V/I,其中R表示电阻,V表示电压,I表示电流。
为了计算电阻,可以使用电阻计。
电阻计是一种用于测量电路中电阻的仪器。
在测量电阻时,需要将电阻计的两个引线连接到电路中的两个端点上。
电阻计会自动测量电阻的值并将其显示在屏幕上。
四、电压的计算方法电压是电场在空间中产生的电势差,它是推动电流在电路中流动的力量。
电压的大小可以通过以下公式计算:V=IR,其中V表示电压,I表示电流,R表示电阻。
《闭合电路欧姆定律》讲义一、引入在电学的世界里,我们经常会遇到各种各样的电路问题。
要深入理解电路中电流、电压和电阻之间的关系,闭合电路欧姆定律是一个关键的知识点。
想象一下,我们有一个由电源、导线、电阻等元件组成的闭合电路,电流在其中流动,电压驱动着电流,而电阻则对电流产生阻碍作用。
那么,它们之间到底存在着怎样精确的定量关系呢?这就是我们要探讨的闭合电路欧姆定律。
二、基本概念1、闭合电路一个完整的闭合电路由内电路和外电路组成。
外电路是电源外部的部分,电流从电源的正极经过用电器流回电源的负极。
内电路则是电源内部的电路,在这个区域,非静电力做功将其他形式的能转化为电能。
2、电动势电动势是描述电源特性的重要物理量,表示电源将其他形式的能转化为电能的本领大小。
电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
3、内阻电源内部也存在电阻,称为内阻。
内阻会在电流通过时产生内电压,消耗一部分电能。
三、闭合电路欧姆定律的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。
用公式表示为:I = E /(R + r) ,其中 I 是电路中的电流,E 是电源的电动势,R 是外电路的电阻,r 是电源的内阻。
这个定律告诉我们,在一个闭合电路中,电流的大小不仅仅取决于外电路的电阻,还与电源的电动势和内阻有关。
四、定律的推导为了更好地理解闭合电路欧姆定律,我们来进行一下简单的推导。
假设在时间 t 内,非静电力把电荷量为 q 的正电荷从电源的负极移到正极,非静电力做的功为 W。
根据电动势的定义,电动势 E = W / q 。
同时,在外电路中,电场力做功 W 外= qU 外,其中 U 外是外电路的电压。
在内电路中,电场力做功 W 内= qU 内,其中 U 内是内电路的电压。
由于整个电路是闭合的,非静电力做的功等于内外电路中电场力做的功之和,即 W = W 外+ W 内。
又因为 W = Eq ,W 外= IRt ,W 内= Irt ,所以 Eq = IRt + Irt ,整理可得 I = E /(R + r) 。
第5讲 闭合电路欧姆定律知识点睛一、闭合电路欧姆定律 1.主要物理量。
研究闭合电路,主要物理量有E 、r 、R 、I 、U ,前两个是常量,后三个是变量。
闭合电路欧姆定律的表达形式有: ①E =U 外+U 内②rR EI += (I 、R 间关系)③U=E-Ir (U 、I 间关系) ④E rR RU +=(U 、R 间关系) 从③式看出:当外电路断开时(I = 0),路端电压等于电动势。
而这时用电压表去测量时,读数却应该略小于电动势(有微弱电流)。
当外电路短路时(R = 0,因而U = 0)电流最大为I m =E /r (一般不允许出现这种情况,会把电源烧坏)。
2.电源的功率和效率。
⑴功率:①电源的功率(电源的总功率)P E =EI ②电源的输出功率P 出=UI③电源内部消耗的功率P r =I 2r⑵电源的效率:rR R E U P P E +===η(最后一个等号只适用于纯电阻电路) 电源的输出功率()()rE r E r R Rrr R RE P 44422222≤⋅+=+=,可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示,而当内外电阻相等时,电源的输出功率最大,为r E P m 42=。
3.变化电路的讨论。
闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化,就会影响整个电路,使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。
讨论依据是:闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律、串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。
以右图电路RP为例:设R 1增大,总电阻一定增大;由rR EI +=,I 一定减小;由U=E-Ir ,U 一定增大;因此U 4、I 4一定增大;由I 3= I-I 4,I 3、U 3一定减小;由U 2=U-U 3,U 2、I 2一定增大;由I 1=I 3 -I 2,I 1一定减小。
总结规律如下:①总电路上R 增大时总电流I 减小,路端电压U 增大;②变化电阻本身和总电路变化规律相同;③和变化电阻有串联关系(通过变化电阻的电流也通过该电阻)的看电流(即总电流减小时,该电阻的电流、电压都减小);④和变化电阻有并联关系的(通过变化电阻的电流不通过该电阻)看电压(即路端电压增大时,该电阻的电流、电压都增大)。
高考物理电学:闭合电路欧姆定律详解在高考物理电学部分,闭合电路欧姆定律是一个极其重要的知识点,理解并掌握它对于解决相关问题至关重要。
首先,我们来明确一下什么是闭合电路。
一个完整的闭合电路包括电源、导线、用电器以及开关等元件。
在这个电路中,电流能够持续地流动,形成一个闭合的回路。
闭合电路欧姆定律的表达式为:$I =\frac{E}{R + r}$,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。
为了更好地理解这个定律,我们不妨从电源的电动势说起。
电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能本领的物理量。
可以把电源想象成一个“能量工厂”,电动势就是这个工厂的“生产能力”。
比如常见的干电池,它的电动势是固定的,一旦生产出来,就不会改变。
再来看外电路电阻$R$。
外电路中的电阻可以是各种各样的用电器,比如灯泡、电阻丝等等。
这些电阻会对电流起到阻碍作用,电阻越大,电流就越小。
而电源内阻$r$呢,它是电源内部存在的电阻。
就好像工厂内部的运输通道也会有一些阻碍一样,电源内部也并非是完全畅通无阻的,电流在通过电源内部时,内阻会消耗一部分电能。
当外电路电阻$R$发生变化时,电路中的电流$I$也会随之改变。
比如说,当$R$增大时,根据公式,分母增大,电流$I$就会减小;反之,当$R$减小时,电流$I$就会增大。
在实际解题中,闭合电路欧姆定律有着广泛的应用。
例如,已知电源电动势、内阻和外电路电阻,求电路中的电流。
这时候,直接代入公式就能轻松得出答案。
再比如,当多个电阻串联或并联在电路中时,我们需要先求出总电阻,然后再应用闭合电路欧姆定律。
串联电路的总电阻等于各电阻之和,并联电路的总电阻计算则相对复杂一些,需要用到特定的公式。
还有一类常见的问题是关于电路中功率的计算。
电源的输出功率$P = UI$,其中$U$是外电路的电压。
而$U = E Ir$,通过一系列的推导和变形,可以得出电源输出功率与外电阻之间的关系,从而找到输出功率的最大值等相关问题。
闭合电路1. 引言- 介绍什么是闭合电路- 为什么闭合电路在电学中非常重要 - 概述本文将讨论的内容2. 闭合电路的定义- 解释什么是闭合电路- 闭合电路的组成部分- 闭合电路的基本原理3. 闭合电路中的元件- 电源:提供电流的源头- 电线:用于传输电流的导线- 电阻:限制电流流动的元件- 开关:控制电路的开启和关闭- 连接线:连接电路元件的导线4. 闭合电路中的电流流动- 介绍电流的概念- 解释闭合电路中的电流流动原理 - 讨论电流的方向和大小的影响因素 - 闭合电路中的串联和并联电路5. 闭合电路中的电压- 介绍电压的概念- 解释闭合电路中的电压分布- 讨论电压的方向和大小的影响因素 - 电源电压和元件电压的关系6. 闭合电路中的电阻- 介绍电阻的概念- 讨论不同材料和形状的电阻特性 - 电阻的单位和测量方法- 串联电阻和并联电阻的计算方法7. 闭合电路中的功率- 介绍功率的概念- 解释闭合电路中的功率计算方法- 讨论功率在电路中的应用- 电源功率和元件功率的关系8. 闭合电路中的欧姆定律- 介绍欧姆定律的概念- 解释闭合电路中的欧姆定律- 欧姆定律的公式和单位- 欧姆定律在电路分析中的应用9. 闭合电路中的电学符号和电路图- 解释电学符号和电路图的意义- 介绍常见电学符号和元件表示方法- 通过示例解释如何使用电路图表示闭合电路10. 闭合电路中的电路分析方法- 介绍闭合电路的分析方法- 罗氏电路定律的应用- 基尔霍夫定律的应用- 使用电路分析方法解决实际问题的示例11. 闭合电路的应用领域- 介绍闭合电路在不同领域的应用- 动力系统中的闭合电路应用- 通信系统中的闭合电路应用- 控制系统中的闭合电路应用12. 结论- 总结闭合电路的重要性- 强调闭合电路在电学中的应用价值- 提醒读者对闭合电路的深入研究和实践的重要性13. 参考文献- 引用本文中使用的相关文献和资源本文对闭合电路进行了全面的介绍和讨论,包括了闭合电路的定义、组成元件、电流流动、电压分布、电阻特性、功率计算、欧姆定律、电学符号和电路图、电路分析方法以及闭合电路的应用领域。
《闭合电路的欧姆定律》讲义一、引入在我们的日常生活中,电的应用无处不在,从照明到电子设备的运行,从交通工具到工业生产,电都扮演着至关重要的角色。
要理解电路中电流、电压和电阻之间的关系,就不得不提到闭合电路的欧姆定律。
这一定律是电学中的重要基础,能够帮助我们深入理解电路的工作原理,并解决许多实际的电路问题。
二、什么是闭合电路在探讨闭合电路的欧姆定律之前,我们先来了解一下什么是闭合电路。
简单来说,闭合电路就是电流能够在其中形成完整回路的电路。
这意味着从电源的正极出发,经过各种电器元件和导线,最终能够回到电源的负极,形成一个连续的电流通路。
例如,一个简单的手电筒电路,电池提供电能,通过开关、灯泡和导线,构成了一个闭合电路,当开关闭合时,电流就能够流过灯泡,使其发光。
三、闭合电路的组成部分一个闭合电路通常由电源、导线、用电器和开关等部分组成。
电源是提供电能的装置,常见的电源有电池、发电机等。
电源内部存在着一种非静电力,能够将正电荷从电源的负极搬运到正极,从而维持电路两端的电势差,使电流能够持续流动。
导线用于连接电源和用电器,起到传输电流的作用。
导线通常由金属材料制成,具有良好的导电性。
用电器是消耗电能的装置,如灯泡、电动机、电阻器等。
用电器将电能转化为其他形式的能量,如光能、机械能、热能等。
开关则用于控制电路的通断,当开关闭合时,电路接通,电流能够流动;当开关断开时,电路断开,电流停止流动。
四、欧姆定律的基本内容在初中阶段,我们学习了部分电路的欧姆定律,即:在同一电路中,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。
其表达式为 I = U / R ,其中 I 表示电流,U 表示电压,R 表示电阻。
而闭合电路的欧姆定律则是对部分电路欧姆定律的扩展和完善。
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。
其表达式为 I = E /(R + r) ,其中 E 表示电源的电动势,R 表示外电路电阻,r 表示电源的内阻。
《闭合电路的欧姆定律》讲义在电学的世界里,闭合电路的欧姆定律就像是一把神奇的钥匙,能够帮助我们打开理解电路运行规律的大门。
让我们一同深入探究这一重要的定律。
一、什么是闭合电路首先,我们得明白什么是闭合电路。
简单来说,闭合电路就是一个电流能够完整循环流动的通路。
它由电源、导线、用电器和开关等组成。
电源提供电能,导线负责传输电能,用电器消耗电能,而开关则控制电路的通断。
想象一下,电流就像水流,在这个闭合的通道里不停地流动。
如果电路中有任何一处断开,就像河道出现了缺口,水流(电流)就无法继续流动,这就不是闭合电路了。
二、欧姆定律的基本概念欧姆定律是电学中的一个基本定律,它描述了通过导体的电流、导体两端的电压和导体电阻之间的关系。
其表达式为:I = U / R,其中I 表示电流,U 表示电压,R 表示电阻。
这个公式告诉我们,在电阻不变的情况下,电压越大,电流就越大;电压越小,电流就越小。
同样,在电压不变的情况下,电阻越大,电流就越小;电阻越小,电流就越大。
三、闭合电路欧姆定律的表达式闭合电路的欧姆定律表达式为:I = E /(R + r) ,其中 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。
电动势可以理解为电源把其他形式的能转化为电能的能力,就像一个大力士有很强的力气能推动物体一样,电源的电动势越大,它推动电流的能力就越强。
内阻呢,就像是电源内部的阻力。
即使电源没有连接外部电路,自身内部也存在着阻碍电流流动的因素,这就是内阻。
当电路闭合时,电流不仅要克服外电路的电阻,还要克服电源的内阻,所以总电阻就是外电阻与内电阻之和。
四、对闭合电路欧姆定律的深入理解我们来仔细分析一下这个定律。
当外电阻 R 增大时,总电阻(R +r)也增大,但由于电动势 E 不变,所以电流 I 会减小。
反过来,当外电阻 R 减小时,总电阻减小,电流 I 就会增大。
那电源的端电压 U 又会怎样变化呢?电源的端电压 U = IR 。
头哥的讲义(五)
一、闭合电路动态分析
点1:电路的动态分析:串反并同
题1:如图所示的电路中,电源的电动势为E,内阻为r.当可变电阻的滑片P向b移动
时,电压表V1的读数U1与电压表V2的读数U2的变化情况是()
A.U1变大,U2变小 B.U1变大,U2变大
C.U1变小,U2变小 D.U1变小,U2变大
题2:在如图所示电路中,当变阻器R3的滑动头P向b端移动时()
A.电压表示数变大,电流表示数变小
B.电压表示数变小,电流表示数变大
C.电压表示数变大,电流表示数变大
D.电压表示数变小,电流表示数变小
题3:如图所示,当滑线变阻器的滑动触点向上端移动时()
A.电压表V的读数增大,电流表A的读数减小
B.电压表V和电流表A的读数都增大
C.电压表V和电流表A的读数都减小
D.电压表V的读数减小,电流表A的读数增大
练1:如图所示,滑动变阻器的滑片P向A端滑动,则()
A.电源总功率增大
B.灯泡L1变亮
C.灯泡L2变暗
D.灯泡L3变亮
练2:如图所示,当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时,电路中各电表示数如何变化?(电表内阻不计)题4:如图所示的电路中,电池的电动势为E,内阻为r,电路中的电阻R1\,R2和R3的阻值
都相同.在电键S处于闭合状态下,若将电键S1由位置1切换到位置2,则()
A.电压表的示数变大
B.电池内部消耗的功率变大
C.电阻R2两端的电压变大
D.电池的效率变大
练3:如图所示,电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接。
只
合上开关S1,三个灯泡都能正常工作。
如果再合上S2,则下列表述正确的是()
A.电源输出功率减小 B.L1上消耗的功率增大
C.通过R1上的电流增大 D.通过R3上的电流增大
点2:电路故障分析
题5:如图所示的电路中,电源电动势为6 V,当开关S接通后,灯泡L1和L2都不亮,用电压表测得
各部分电压是Uab=6 V,Uad=0,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
练4:如图所示的电路中,由于某一电阻发生短路或断路,使A灯变暗,B灯变亮,则故障可
能是()
A.R1短路
B.R2断路
C.R3断路
D.R4短路
练5:如图所示电路中,闭合电键,灯L1、L2正常发光,由于电路出现故障,突然发
现灯L1变亮,灯L2变暗,电流表的读数变小,根据分析,发生的故障可能是()
A.R1断路B.R2断路
C.R3短路D.R4短路
题6:用电压表检查如图所示的电路中的故障,测量Uad=5.0 V,Uab=0,Ubc=5.0 V,Ucd=0,
则电路故障可能是()
A.滑动变阻器R1断路
B.电容器C被击穿
C.电阻R2断路
D.电感线圈L断路
二、闭合电路欧姆定律
点3:求解电路
题7:三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5 V、1.5 V和2.5 V,
它们的额定电流都为0.3 A。
若将它们连接成图1、图2所示电路,且灯泡
都正常发光,
(1)试求图1电路的总电流和电阻R2消耗的电功率;
(2)分别计算两电路电源提供的电功率,并说明哪个电路更节能。
题8:如图所示的电路中,电源电动势E=6V,内电阻r = 0. 5Ω,R1=1.5Ω,R2=2Ω,可变
电阻器R的最大阻值为2Ω。
那么在滑片P从R的最上端滑至最下端的过程中,求:
(1)电路中通过R1的电流最大值和最小值分别是多少?
(2)电源两端的电压最大值和最小值分别是多少?
题9:如图所示,电源电动势E=4.0 V,电源内电阻r=0.50 Ω,电阻器R2=18 Ω,安
培表A1的读数为0.50 A,安培表A2的读数为0.30 A,伏特表V的读数为3.0 V,求:
R1、R3、R4的阻值各多大?(不计各电表内阻的影响)
练6:下图电路中的电阻均为1 Ω,电源电动势为3 V,内阻为0.5 Ω,电流表、电
压表均为理想表,则此时电流表、电压表的读数分别是()
A.3 A 3 V
B.1.5 A 1.5 V
C.3 A 1.5 V
D.1.5 A 3 V
点4:电源的输出功率
题10:已知如图,E =6V,r =4Ω,R
1=2Ω,R2的阻值变化范围是0~10Ω。
求:
1.电源的最大输出功率;
2.R1上消耗的最大功率;
3.R2上消耗的最大功率。
练7:如图所示,R1为定值电阻,R2为可变电阻,E为电源电动势,r为电源内电阻,以下说法中正确的是()A.当R2=R1+r时,R2获得最大功率 B.当R1=R2+r时,R1获得最大功率
C.当R2=0时,R1上获得最大功率
D.当R2=0时,电源的输出功率最大
练8:如图所示的电路中,电源电动势为E,电源内阻为r,串联的固定电阻为R2,滑动变阻器的总电阻是R1,电阻大小关系为R1=R2=r,则在滑动触头a端移到b端的过程中,下列描述正确的是()
A.电路的总电流先减小后增大
B.电路的路端电压先增大后减小
C.电源的输出功率先增大后减小
D.滑动变阻器R1上消耗的功率先减小后增大
三、传感器与含容电路
点5:传感器
题11:演示位移传感器的工作原理如图所示,物体M在导轨上平移时,带动滑动变阻器
的金属杆P,通过电压表显示的数据,来反映物体位移的大小x.假设电压表是理想的,
则下列说法正确的是()
A.物体M运动时,电源内的电流会发生变化
B.物体M不动时,电压表的示数不会发生变化
C.物体M不动时,电路中没有电流
D.物体M不动时,电压表没有示数
题12:图为大型电子地磅电路图,电源电动势为E,内阻不计.不称物体时,滑片P在A端,
滑动变阻器接入电路的有效电阻最大,电流较小;称重物时,在压力作用下使滑片P下滑,
滑动变阻器有效电阻变小,电流变大.这样把电流对应的重力值刻在刻度盘上,就可以读出被称物体的重力值.若滑动变阻器上A 、B 间距离为L ,最大阻值等于定值电阻阻值R0,已知两弹簧的总弹力与形变量成正比,比例系数为k ,则所称重物的重力G 与电流的大小I 的关系为( )
A.G=2kL-EkL/(IR 0)
B.G=kL
C.G=E/(IR 0)+kL
D.G=kIL
题13:如下图所示时加速度计的示意图,被广泛地应用于飞机、潜艇、导弹、航天器等装
置的制导的信息源,系统加速时由弹簧连接在光滑支架上的敏感元件也处于加速状态,它
下端的滑动臂在变阻器上自由滑动,转换为电信号输出,已知敏感元件质量为m ,弹簧劲
度系数为k ,电源电动势为E ,无内阻,滑动变阻器总电阻为R ,有效长度为L ,静态输出
电压为U0,试求加速度a 向左向右两种情况,求解加速度a 与输出电压的关系式。
点6:含容电路:电压电荷传感器
题14:在如图所示的电路中,开关S1、S2、S3、S4均闭合,C 是极板水平放置的平行
板电容器,板间悬浮着一油滴P.断开哪一个开关后P 会向下运动( )
A.S1
B.S2
C.S3
D.S4
题15:如图所示的电路中,电源的电动势E=3. 0V ,内阻r=1.0Ω;电阻R1=10Ω,R2=10
Ω, R3=30Ω,R4=35Ω;电容器的电容C=100μF 。
电容器原来不带电,求接通电键K
并达到稳定这一过程中流过R4的总电量。
练9:如图所示,电源电动势E =6 V ,内阻R =1 Ω,外电路中电阻R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3
=7.5 Ω,电容器的电容C =4 pF.开始时开关S 断开,从开关合上到电路稳定的过程中,通过
电流表的电荷量是多少?
四、 电表
点7:电表改装
题16:将一个电阻为60Ω,满偏电流为500μA 的电流表表头改成如图所示的两个量程的电压表,
量程分别为3V 和15 V ,试求R1和R2的阻值。
练10:有一只电流表的满偏电流Ig =100μA ,内阻Rg=10Ω,现在要把它改装成一量程为Um =3V 的电压表。
(1)画出改装电路原理图,并计算出所用电阻的阻值。
(2)某同学完成改装后,把这只电压表接在如图所示电路中进行测量:已知电阻R=1Ω,断开
电键S 时电压表读数U1=1. 50 V ;闭合电键S 时电压表读数U2=1.00 V 。
试根据他所测出的数
据近似计算出这只干电池的电动势E 和内电阻r ,并说明你所作计算的近似的依据。
点8:偏转角与读数
题17:四个相同的电流表分别改装成两个安培表和两个电压表,安培表A1的量程大于A2的量程,电压表V1的量程大于V2的量程,把它们按右图接触电路中( )
A .A1的读数比A2的读数大
B .A1指针偏转角度比A2指针偏转角度大
C .V1读数比V2读数大
D .V1指针偏转角度比V2指针偏转角度大
练11:图示电路中,R1=12Ω,R2=6Ω,滑动变阻器R3上标有“20Ω,2A ”字样,理想电压表的量程有0-3V 和0-15V 两档,理想电流表的量程有0-0.6A 和0-3A 两档。
闭合电键S ,将滑片P 从最左端向右移动到某位置时,电压表、电流表示数分别为2.5V 和0.3A ;继续向右移动滑片P 到另一位置,电压表指针指在满偏的1/3,电流表指针指在满偏的1/4,则此时电流表示数为__________A ,该电源的电动势为__________V 。
A
1 A
2 V 2 V 1。