闭合电路的欧姆定律动态分析

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。

1

欧姆定律动态电路分析（讲义）

一、 知识点睛

1. 动态电路常见的类型：开关变化型和滑动变阻器型。

2. 分析动态电路的一般思路：

（1） 分析电路结构和观察电路变化情况（画等效电路图）；

（2） 判断整个电路的电阻变化；

（3） 判断总电流的变化（欧姆定律）；

（4） 确定局部定值电阻电压的变化；

（5） 确定局部电流的变化。

3. 电路安全原则

（1） 电表：不超过最大测量值；

（2） 其他电路元件：不超过正常工作时的电压和电流。

二、精讲精练

【板块一】开关变化型动态电路

1. 如图所示，电源电压恒定不变，已知R1=3R2，当S1闭合、S2断开时，电压表和电流表示数分别U1和I1；当S1断开、S2闭合时，电压表和电流表示数分别U2和I2，则U1:U2=_______，I1:I2=_______。

2. 如图所示电路，电源电压不变，开关S1处于闭合状态。当开关S2由闭合到断开时（ ）

A．电流表示数变小，电压表示数不变

B．电流表和电压表示数都不变

C．电流表示数不变，电压表示数变小

D．电压表和电流表示数之比不变

3. 如图所示，电源电压保持不变，闭合开关S1和S2，灯L正常发光。则断开S2时（ ）

A．电流表示数变大，灯L变亮

B．电流表示数变小，灯L仍然正常发光

C．电压表示数变大，灯L的变暗

D．电压表示数变小，电路的干路电流变小

4. 如图所示，当开关S闭合时，电压表示数36V，电流表示为3A，当开关S断开时，电压表示数为27V。求：

（1） 电源电压的大小；

（2） 电阻R1、R2阻值的大小。

5. 如图所示，电阻R1=5Ω，电源电压恒定不变，当开关S2闭合，S1、S3断开时，电压表示数为5V，电流表的示数为0.2A。求：

（1） R2的阻值和电源电压；

（2） 当开关S2断开，S1、S3闭合时后，电压表、电流表的示数；

6. 如图所示，电源电压为12V且保持不变。R1＝6Ω，R3＝4Ω，当S1、S2均断开时，电流表的示数为1.2A。求：

- 1 - 选修3-1第二章 第7节 闭合电路的欧姆定律

一、教学目标

（一）知识与技能

1、能够推导出闭合电路欧姆定律及其公式，知道电源的电动势等于内、外电路上电势降落之和。

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象表达，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。知道电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，熟练应用闭合电路欧姆定律解决有关的电路问题。

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。

（二）过程与方法

1、通过演示路端电压与负载的关系实验，培养学生利用探究物理规律的科学思路和方法。

2、通过利用闭合电路欧姆定律解决一些简单的实际问题，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。

（三）情感、态度与价值观

通过本节课教学，加强对学生科学素质的培养，通过探究物理规律培养学生的创新精神和实践能力。

二、教材分析

本节首先介绍了闭合电路的概念，再引入外电路、内电路以及各自的电阻等基本概念，从而得出了闭合电路的欧姆定律，根据闭合电路的欧姆定律得到了路端电压与负载之间的关系，最后又从能量的角度分析了闭合电路的功率。教学的重点应该在闭合电路的欧姆定律；路端电压与负载的关系以及闭合电路中的功率的计算，特别是闭合电路只能适用于纯电阻电路，对有电动机等存在的非纯电阻电路的处理问题要详细介绍。

三、教学重点难点

教学重点

1、推导闭合电路欧姆定律，应用定律进行有关讨论。

2、路端电压与负载的关系

教学难点

路端电压与负载的关系 - 2 - 四、学情分析

1．知识基础分析：

①初中掌握了欧姆定律，会利用该定律列式求解相关问题。

②掌握了电场力做功的计算方法。

2．学习能力分析：

①学生的观察、分析能力不断提高，能够初步地、独立发现事物内在联系和一般规律的能力。

②具有初步的概括归纳总结能力、逻辑推力能力、综合分析能力。

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．