闭合电路的欧姆定律的动态分析

闭合电路的动态分析

1、 总电流I和路端电压U随外电阻R的变化规律：

当R增大时，I变小，又据U=E-Ir知，U变大。当R增大到∞时，I=0，U=E（断路）。

当R减小时，I变大，又据U=E-Ir知，U变小。当R减小到零时，I=E r ，U=0（短路）

2、 所谓动态就是电路中某些元件（如滑动变阻器的阻值）的变化，会引起整个电路中各部分相关电学物理量的变化。

3、 解决这类问题必须根据欧姆定律及串、并联电路的性质进行分析，同时，还要掌握一定的思维方法，如程序法，直观法，极端法，理想化法和特殊值法等等。

4、 基本思路是“部分→整体→部分”，从阻值变化的部分入手，由欧姆定律和串、并联电路特点判断整个电路的总电阻，干路电流和路端电压的变化情况，然后再深入到部分电路中，确定各部分电路中物理量的变化情况。

例题 在如图所示的电路中，R1、R2、R3、R4皆为定值电阻，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的滑动触头向a端移动时，判定正确的是（ ）

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] 当R5向a端移动时，其电阻变小，整个外电路的电阻也变小，总电阻也变小。

根据闭合电路的欧姆定律EIRr知道，回路的总电流I变大，内电压U内=Ir变大，外电压U外=E-U内变小。所以电压表的读数变小。外电阻R1及R4两端的电压U=I（R1+R4）变大。R5两端的电压，即R2、R3两端的电压为U’=U外-U变小，通过电流表的电流大小为U’/(R2+R3)变小。答案：D

[规律总结]

在某一闭合电路中，如果只有一个电阻变化，这个电阻的变化会引起电路其它部分的电流、电压、电功率的变化，它们遵循的规则是：

（1）凡与该可变电阻有并关系的用电器，通过它的电流、两端的电压、它所消耗的功率都是该可变电阻的阻值变化情况相同。阻值增大，它们也增大。

闭合电路欧姆定律导学案

一、自制水果电池（按下图将橘瓣、电极、LED灯连接起来）

测测你制作的水果电池的电动势E=_________

二、实验探究路端电压U与电流I的关系

根据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．表达式：rREI或内外UUE ，哪如图所示电路，当外电路电阻R增大时，电压表示数（路端电压）与电流表示数将如何变化？

实验探究：路端电压（外电路电压）与外电阻的关系, 连接如图所示实物电路，闭合电键K，改变滑动变阻器的阻值，电压表与电流表的数值随之改变，将实验数据记录在如下表格中，并绘制U-I图像分析当外电路电阻改变时，路端电压与电流的关系。

实验次数 1 2 3 4 5 6

电压表示数（V）

电流表示数(mA） 正极 负极

试卷第1页，总9页

1．在如图（a）所示的电路中，L1、L2为规格相同的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图（b）所示，C是电容为100F的电容器，R是阻值为8的定值电阻，电源E的内阻为1。电路稳定后，通过L1的电流为0．2A，下列结果正确的是

A．L1的电功率为0．16WB．L2的电阻为4

C．电源的效率为60%D．电容器的带电量为2．4×104C

【答案】A

【解析】

试题分析：电路稳定后，通过L1的电流为I1=0．2A，由图读出其电压U1=0．8V，则灯泡L1的电功率P1=U1I1=0．2×0．8=0．16W，故A正确；并联部分的电压U2=U1+I1R=0．8+0．2×8=2．4V，由图读出其电流为I2=0．4A，根据欧姆定律得2222.460.4URI＝＝＝，故B错误；电源电动势E=U2+（I1+I2）r=2．4+0．6×1=3V，电源的效率为22.480%3UE＝＝＝，故C错误；电容器的电压U=I1R=1．6V，则电容器的带电量为Q=UC=1．6×100×10-6=1．6×10-4C，故D错误．故选A．

考点：U-I图像；电容器

【名师点睛】本题主要考查了闭合电路欧姆定律、串并联电路的特点的直接应用，要求同学们能正确分析电路的结构，能根据图象读出有效信息，难度适中。

2．如图，在滑动变阻器的滑片P向上端a滑动过程中，两表的示数情况为（ ） 试卷第2页，总9页

A．电压表示数增大，电流表示数减少

B．电压表示数减少，电流表示数增大

C．两电表示数都增大

D．两电表示数都减少

【答案】A

【解析】

试题分析：当滑动变阻器的滑片P向上滑动时，接入电路的电阻增大，与R2并联的电阻增大，外电路总电阻R总增大，总电流I减小，路端电压U=E-Ir增大，电压表读数增大；并联部分的电阻增大，分担的电压增大，U2增大，流过R2的电流I2增大，电流表的读数IA=I-I2，则减小．故BCD错误，A正确．故选A．

第 1 页 共 12 页 专题：闭合欧姆定律（电路的动态分析问题）

知识回顾：

直流电路的有关规律

(1)欧姆定律I＝UR

(2)闭合电路欧姆定律EIRrEUIrEUU外内

(3)电阻定律R＝ρlS (4)电功率：P＝UI P＝I2R＝U2R

(5)焦耳定律：Q＝I2Rt

(6)串并联电路规律：11222112URURIRIR串联分压：并联分流：

1．闭合电路动态变化的原因

(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，总电阻增大；若电键的通断使并联的支路增多，总电阻减小．

(3)两个电阻并联，总电阻1212RRRRR．如果12RRC（恒量），则当12=RR时，并联电阻最大；两电阻差值越大，总电阻越小．

2．闭合电路动态分析的方法

基本思路是“局部→整体→局部” 流程图：

3.电路动态分析的一般步骤

(1)明确局部电路变化时所引起的局部电路电阻的变化．

(2)根据局部电路电阻的变化，确定电路的外电阻R外总如何变化．

(3)根据闭合电路欧姆定律I总＝ER外总＋r，确定电路的总电流如何变化．

(4)由U内＝I总r确定电源的内电压如何变化．

(5)由U＝E－U内确定路端电压如何变化．

(6)确定支路两端的电压及通过各支路的电流如何变化．

经典例题：

1．如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器．有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动．若滑动变阻器的滑片向下滑动，则（ ）

A．L变暗 B．L变亮

C．油滴向上运动 D．油滴不动

第 2 页 共 12 页 2．在如图所示的电路中，E 为电源电动势，r 为电源内阻，R1 和 R3均为定值电阻，R2为滑动变阻器．当 R2的滑动触点在 a 端时合上开关 S，此时三个电表 A1、A2 和 V 的示数分别为 I1、I2和 U．现将 R2的滑动触点向 b 端移动，则三个电表示数的变化情况是 （ ）