高中物理—电动势 闭合电路欧姆定律 st
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高中物理:闭合电路的欧姆定律【知识点的认识】1.闭合电路欧姆定律(1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比。
(2)公式:①I=(只适用于纯电阻电路);②E=U外+Ir(适用于所有电路)。
2.路端电压与外电阻的关系:一般情况U=IR=•R=,当R增大时,U增大特殊情况(1)当外电路断路时,I=0,U=E=,U=0(2)当外电路短路时,I短【命题方向】(1)第一类常考题型是对电路的动态分析:如图所示,电源电动势为E,内阻为r,当滑动变阻器的滑片P处于左端时,三盏灯L1、L2、L3均发光良好。
在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中,下列说法中正确的是()A.小灯泡L1、L2变暗B.小灯泡L3变暗,L1、L2变亮C.电压表V1、V2示数均变大D.电压表V1、V2示数之和变大分析:在滑片P从左端逐渐向右端滑动的过程中,先分析变阻器接入电路的电阻如何变化,分析外电路总电阻的变化,由闭合电路欧姆定律分析干路电流的变化,即可由欧姆定律判断L2两端电压的变化,从而知道灯泡L2亮度的变化和电压表V2示数的变化。
再根据路端电压的变化,分析灯泡L3亮度的变化和电压表V1示数的变化;根据干路电流与L3电流的变化,分析L1电流的变化,即可判断灯泡L1亮度的变化。
根据路端电压的变化,判断两电压表示数之和的变化。
解:B、滑片P向右滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻变大,整个闭合回路的总电阻变大,根据闭合欧姆定律可得干路电流I=变小,灯泡L2变暗,故B错误。
C、灯泡L2两端电压U2=IR2变小,即电压表V2示数变小,电压表V1的读数为U1=E﹣I (r+R2),变大,故C错误。
A、小灯泡L3变亮,根据串、并联电路的特点I=I1+I3,I减小,I3=变大,则通过小灯泡L1的电流I1减小,小灯泡L1变暗,故A正确。
D、电压表V1、V2示数之和为U=E﹣Ir,I减小,U增大,故D正确。
故选AD。
点评:本题首先要搞清电路的连接方式,搞懂电压表测量哪部分电路的电压,其次按“局部→整体→局部”的思路进行分析。
闭合电路的欧姆定律知识集结知识元闭合电路的欧姆定律知识讲解闭合电路欧姆定律1.内容:闭合电路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。
2.公式3.路端电压U与电流I的关系在电动势E和内阻r固定的电源两端接一阻值为R的纯电阻用电器,组成一闭合电路,如图所示:若用U表示闭合电路的路端电压,I表示通过电源的电流强度,则有:U=IRU=E-Ir在U-I坐标系上画出以上函数的图像,如下图所示:该图像包含的物理意义如下:截距:图像再纵轴上的截距表示电源电动势E,在横轴上的截距表示短路电流:斜率:直线的斜率的绝对值表示电源的内阻r4.电源U-I图象与电阻U-I图象的比较图象上的特征物理意义电源U-I图象电阻U-I图象图形图象表述的物理量变化关系电源的路端电压随电路电流的变化关系电阻两端电压随电阻中的电流的变化关系图线与坐标轴交点与纵轴交点表示电源电动势E,与横轴交点表示短路电流过坐标轴原点,表示没有电压时电流为零图线上每一点坐标的乘积UI表示电源的输出功率表示电阻消耗的功率图线上每一点对应的U、I比值表示外电阻的大小,不同点对应的外电阻大小不同每一点对应的比值均等大,表示此电阻的大小图线斜率的绝对值大小内电阻r电阻大小(1)闭合电路中的能量转化:qE=qU外+qU内在某段时间内,电能提供的电能等于内、外电路消耗的电能的总和。
电源的电动势又可理解为在电源内部移送1C电量时,电源提供的电能。
(2)闭合电路中的功率关系:EI=U外I+U内I或者EI=I2R+I2r说明了电源提供的电能只有一部分消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一部分消耗在内阻上,转化为内能。
(3)电源提供的电功率(又称为电源的总功率):R↑→P↓,R→∞时,P=0R↓→P↑,R→0时,(4)外电路消耗的电功率(又称之为电源的输出功率):P=U外I定性分析从这两个式子可知,R很大或R很小时,电源的输出功率均不是最大。
定量分析所以,当R=r时,电源的输出功率为最大,图象表述:从P-R图象中可知,当电源的输出功率小于最大输出功率时,对应有两个外电阻R1、R2时电源的输出功率相等。
高中物理:闭合电路欧姆定律知识点一、电源1.电源:是将其它形式的能转化成电能的装置.2.电动势:单位:V。
非静电力搬运电荷所做的功跟搬运电荷电量的比值,E=W/q。
表示电源把其它形式的能电能本领的大小,等于电路中通过1 C电量时电源所提供的电能的数值在数值上= 电源没有接入电路时两极板间的电压,内外电路上电势降落之和E=U外+U内.3.电动势是标量.要注意电动势不是电压;电动势电势差物理意义反映电源内部非静电力做功把其它形式的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为其它形式能的情况定义式E=W/qW为电源的非静电力把正电荷从电源内由负极移到正极所做的功U=W/qW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外+U内U=IR 测量动用欧姆定律间接测量用伏特表测量决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关特殊情况当电源断开时路端电压值=电源的电动势r明显增大。
)(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r.内电路分得的电压称为内电压,②外电路:电源两极间包括用电器和导线等,外电路的电阻叫做外电阻R,外电路分得的电压称为外电压(在电闭合电路中两源两极的电压是外电压)(2) 闭合电路的欧姆定律适用条件:纯电阻电路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,即I=E/(R+r)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。
③讨论:1外电路断开时(I=0),路端电压等于电源的电动势(即U=E);而这时用电压表测量时,其读数略小于电动势(有微弱电流)2外电路短路时(R=0,U=0)电流最大为(一般不允许这种情况,会把电源烧坏)(3)路端电压跟负载的关系①路端电压:外电路的电势降落,也就是外电路两端的电压.U=E-Ir, 路端电压随着电路中电流的增大而减小;路端电压随外电阻变化的情况:R↓→I↑→U↓,反之亦然。
可编辑修改精选全文完整版高中物理闭合电路的欧姆定律常见题型及答题技巧及练习题(含答案)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1.如图所示电路,电源电动势为1.5V,内阻为0.12Ω,外电路的电阻为1.38Ω,求电路中的电流和路端电压.【答案】1A; 1.38V【解析】【分析】【详解】闭合开关S后,由闭合电路欧姆定律得:电路中的电流I为:I==A=1A路端电压为:U=IR=1×1.38=1.38(V)2.小明坐在汽车的副驾驶位上看到一个现象:当汽车的电动机启动时,汽车的车灯会瞬时变暗。
汽车的电源、电流表、车灯、电动机连接的简化电路如图所示,已知汽车电源电动势为12.5V,电源与电流表的内阻之和为0.05Ω。
车灯接通电动机未起动时,电流表示数为10A;电动机启动的瞬间,电流表示数达到70A。
求:(1)电动机未启动时车灯的功率。
(2)电动机启动瞬间车灯的功率并说明其功率减小的原因。
(忽略电动机启动瞬间灯泡的电阻变化)【答案】(1)120W;(2)67.5W【解析】【分析】【详解】(1) 电动机未启动时=-=U E Ir12V120W P UI ==(2)电动机启动瞬间车灯两端电压'9 V U E I r =-'=车灯的电阻' 1.2U R I ==Ω267.5W RU P ''==电源电动势不变,电动机启动瞬间由于外电路等效总电阻减小,回路电流增大,内电路分得电压增大,外电路电压减小,所以车灯电功率减小。
3.在如图所示的电路中,电阻箱的阻值R 是可变的,电源的电动势为E ,电源的内阻为r ,其余部分的电阻均可忽略不计。
(1)闭合开关S ,写出电路中的电流I 和电阻箱的电阻R 的关系表达式;(2)若电源的电动势E 为3V ,电源的内阻r 为1Ω,闭合开关S ,当把电阻箱R 的阻值调节为14Ω时,电路中的电流I 为多大?此时电源两端的电压(路端电压)U 为多大?【答案】(1) EI R r=+ (2)0.2A 2.8V 【解析】 【详解】(1)由闭合电路的欧姆定律,得关系表达式:EI R r=+ (2)将E =3V ,r =1Ω,R =14Ω,代入上式得: 电流表的示数I =3A 141+=0.2A 电源两端的电压U=IR =2.8V4.如图所示,金属导轨平面动摩擦因数µ=0.2,与水平方向成θ=37°角,其一端接有电动势E =4.5V ,内阻r =0.5Ω的直流电源。
高三物理第一轮复习:闭合电路的欧姆定律知识精讲【本讲主要内容】闭合电路的欧姆定律1. 知道电源电动势和内阻的物理意义。
2. 理解闭合电路的欧姆定律及公式,并能用来解决电路问题。
3. 理解路端电压与电流(或外电阻)的关系,并能用来分析计算电路问题。
【知识掌握】 【知识点精析】1. 电源的电动势和内电阻(1)电源的电动势E:表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量。
它是由电源本身的性质决定的,跟外电路的组成无关。
不同的电源,电动势不同。
电动势越大,说明它在移送同样电荷的过程中能够把更多的其他形式的能转化为电能,能够维持导体两端的持续的电压。
电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压。
(2)电源的内电阻r :电源内部电路的电阻。
电流通过内电路时要产生热量,电能转化为内能。
2. 闭合电路的欧姆定律:闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比,跟闭合电路的总电阻成反比。
即rR EI +=或E =I(R +r ) E =U +Ir 等。
3. 路端电压U同外电阻R 的关系: (1)关系式:U =E -Ir (2)U =IR =Rr 1E rR ER+=+R ↑(↓)⇒rR EI +=,I↓(↑)⇒U =E -Ir ,U ↑(↓) 即路端电压随外电阻增大(减小)而增大(减小)。
外电阻R →∞电流I →0则内电压为0,外电压U=E 。
所以可以用内阻很大的电压表粗测电源的电动势。
外电阻R →0电流I=rE则内电压为E ,外电压U=0。
因电源的内阻很小,电流很大,易烧坏电源,应避免长时间发生。
4. 闭合电路的欧姆定律的U -I 图象(1)实线是通过实验所测得的数据实际得到的图线,虚线是将实线外推而得到的理论上存在的图线。
(2)图线与纵坐标的交点表示外电路断路时的路端电压,其值为E 。
(3)图线与横坐标的交点表示外电路短路时的短路电流,其值为E/r 。
(4)图线的斜率的绝对值表示内电阻。
5. 闭合电路的功率根据能量守恒有EIt=UIt+rt I 2(1)电源的总功率:电源把其它形式的能转化为电能的功率P=IE=IU+I U '(2)电源的输出功率:外电路消耗的功率P=IU=IE -r I 2 当电路为纯电阻电路时,其大小与外电路的负载电阻的大小、电源的电动势和内阻有关系,此时其表达式Rr4)r R (R E R )r R E (R I P 2222+-=+== 可见当R=r 时,电源的输出功率最大r4E P 2m =此时电源的效率%50rR RIE IU =+==η(3)电源内耗的功率:P=r I 2【解题方法指导】一. 闭合电路的计算[例1](2001年春理综)如图所示,AB 、CD 为两根平行的相同的均匀的电阻丝。
第2节闭合电路的欧姆定律课程内容要求核心素养提炼1.知道非静电力做功,理解电动势的概念.2.经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程,体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用,理解内、外电路的能量转化.3.理解内、外电路的电势降落,理解闭合电路欧姆定律.4.会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系,并能进行相关的电路分析和计算.1.物理观念:电动势、内阻、路端电压.2.科学思维:(1)通过闭合电路的能量转化推导闭合电路欧姆定律.(2)通过公式和图像法分析路端电压与负载的关系.一、电动势1.非静电力(1)非静电力的作用:电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中,非静电力在做功,把其他形式的能转化为电势能.(2)非静电力的实质:在电池中是指化学作用,在发电机中是指电磁作用.2.电动势(1)物理意义:反映电源非静电力做功的本领的大小.(2)大小:在数值上等于非静电力把1C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功.即E =W 非q.(3)单位:伏特(V).(4)大小的决定因素:由电源中非静电力的特性决定,跟外电路无关.对于常用的干电池来说,电动势跟电源的体积无关.[思考]在电源中,非静电力的作用是什么?提示在电源内部,非静电力做功,把一定数量的正电荷从负极搬运到正极,使电荷的电势能增加,从而把其他形式的能转化为电势能.二、闭合电路欧姆定律及其能量分析1.闭合电路的组成闭合电路由内电路和外电路两部分组成.闭合电路—|—外电路—用电器、导线组成外电路,也就是电源之外的电路部分在外电路中,电流的方向为从电源的正极流向负极,沿电流方向电势降低—内电路—电源内部的电路在内电路中,电流的方向为从电源的负极流向正极,沿电流方向电势升高2.闭合电路中的能量转化如图所示,电路中电流为I ,在时间t 内,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 =I 2Rt +I 2rt .3.闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律—|—内容:闭合电路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—公式:I =ER +r ,适用于纯电阻电路—变形公式:E =U 外+U 内或U =E -Ir ,适用于任何闭合电路三、路端电压与负载的关系1.路端电压与电流的关系(1)公式:U =E -Ir .(2)图像(U -I 图像):如图所示是一条倾斜的直线,该直线与纵轴交点的纵坐标表示电动势,斜率的绝对值表示电源的内阻.2.路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R 增大时,电流I 减小,外电压U 增大,当R 增大到无限大(断路)时,I =0,U =E ,即断路时的路端电压等于电源的电动势.(2)当外电阻R 减小时,电流I 增大,路端电压U 减小,当R 减小到0时,I =E /r ,U =0.可见,当电源两端短路时,通过电源的电流最大,此时容易烧坏电源,绝对不允许将电源两端用导线直接连接在一起.[判断](1)闭合电路中沿着电流的方向电势一定降低.(×)(2)在纯电阻电路中,闭合电路的电流跟内、外电路电阻之和成反比.(√)(3)电路断开时,电路中的电流为0,路端电压也为0.(×)探究点一闭合电路欧姆定律的理解和应用如图所示为一闭合电路,电源的电动势为E ,内阻为r ,外电阻的阻值为R .闭合开关后电路的电流为I .试结合上述情境,讨论下列问题:(1)写出闭合电路欧姆定律的表达式.有几种不同形式?(2)几种不同形式的表达式,其适用条件各是什么?提示(1)I =ER +r,E =U +U 内,E =U +Ir .(2)I =ER +r适用于外电路为纯电阻的闭合电路,E =U +U 内和E =U +Ir ,适用于所有的闭合电路.1.三种表达方式(1)I =ER +r (2)E =U 外+U 内(3)E =IR +Ir2.当电源没有接入电路时,因无电流通过内电路,所以U 内=0,此时E =U 外,即电源的电动势等于电源没有接入电路时的路端电压.3.I =ER +r或E =I (R +r )只适用于外电路为纯电阻的闭合电路,U 外=E -Ir 和E =U 外+U 内适用于所有的闭合电路.4.闭合电路的欧姆定律反映的只是电动势和电压的数量关系,它们的本质是不同的,电动势反映了电源把其他形式的能转化为电能本领的大小;而路端电压反映了外电路中电能转化为其他形式能的本领大小.在如图所示的电路中,R 1=9Ω,R 2=5Ω,当a 、b 两点间接理想的电流表时,其读数为0.5A ;当a 、b 两点间接理想的电压表时,其读数为1.8V .求电源的电动势和内电阻.解析当a 、b 两点间接理想的电流表时,R 1被短路,回路中的电流I 1=0.5A ,由闭合电路欧姆定律得E =I 1(R 2+r )代入数据得E =0.5(5+r )①当a 、b 两点间接理想的电压表时,回路中的电流I 2=U R 1=1.89A =0.2A由闭合电路欧姆定律得E =I 2(R 2+R 1+r )E =0.2(5+9+r )②联立①②式得E =3V ,r =1Ω.答案3V1Ω[题后总结]应用闭合电路的欧姆定律解题的技巧(1)利用闭合电路欧姆定律解题,关键要明确外电路各电阻的连接关系,求出R 外.(2)明确电流表、电压表的示数为哪部分电路的电流、电压值.(3)利用串、并联电路的规律列出相应的方程,联立求解各部分电路的电压、电流、功率等.[训练1]有两个相同的电阻,阻值为R ,串联起来接在电动势为E 的电源上,通过每个电阻的电流为I ;若将这两个电阻并联,仍接在该电源上,此时通过一个电阻的电流为2I 3,则该电源的内阻是()A .RB .R 2C .4RD .R 8C[由闭合电路欧姆定律得,两电阻串联时,I =E 2R +r,两电阻并联时,23I =12·ER 2+r ,解得r =4R .][训练2]如图所示,电源的电动势为6V ,内阻为1Ω,R 1=5Ω,R 2=10Ω,滑动变阻器R 3的阻值变化范围为0~10Ω,求电路的总电流的取值范围.解析当R 3的阻值为0时,R 2被短路,外电阻最小,电路的总电流最大.R 外=R 1=5Ω,I =E R 外+r =65+1A =1A当R 3的阻值为10Ω时,外电阻最大,电路的总电流最小.R 并=R 3R 2R 3+R 2=5Ω,R 外′=R 1+R 并=10ΩI ′=E R 外′+r =610+1A ≈0.55A .答案0.55~1A探究点二路端电压与负载的关系如图,以电路的电流为横轴,路端电压为纵轴,建立路端电压U 与电流I 的U -I 图像.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0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?提示图线与纵轴的交点表示电源的电动势;纵坐标从0开始时,图线与横轴的交点表示短路电流;图线斜率的绝对值表示电源的内阻,即r =|ΔUΔI |.1.路端电压随外电阻的变化规律(1)外电阻R 增大时,电流I 减小,内电压减小,路端电压U 增大,当R 增大到无限大(断路)时,I =0,U =E ,可由此测出电源两极间的电压,即为电动势.(2)外电阻R 减小时,电流I 增大,内电压增大,路端电压U 减小,当R 减小到0(短路)时,I 短=Er,U =0,因为r 很小,则此时I 短很大,则会烧坏电源,甚至引起火灾.2.路端电压U 随电流I 变化的图像(即电源的U -I 关系图像)(1)U -I 图像的函数表达式:U =E -Ir .(2)U -I 图像特点:位于第一象限,与横纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示.(3)推论.①外电路断路时,I =0,由U =E -Ir 知,U =E ,所以U -I 图像纵轴上的截距表示电源的电动势E ,即断路时,路端电压在数值上等于电源的电动势.②外电路短路时:U =0,所以U -I 图像横轴上的截距表示电源的短路电流I 短=Er ,因此电源的内阻r =EI 短,即内阻等于U -I 图像斜率的绝对值.(多选)用如图甲所示的电路来测量电池电动势和内阻,根据测得的数据作出了如图乙所示的U -I 图像,由图可知()A .电池电动势的测量值是1.4VB .电池内阻的测量值是3.5ΩC .外电路发生短路时的电流为0.4AD .电压表的示数为1.2V 时,电流表的示数I ′=0.2A AD[由闭合电路欧姆定律U =E -Ir 知,当I =0时,U =E =1.4V .U -I 图线的斜率表示电源的内阻,则r =ΔU ΔI =1.4-1.00.4-0Ω=1Ω.纵轴的刻度值不是从0开始的,则U -I 图线的横轴截距不再表示U =0时的短路电流,而是表示路端电压为1V 时的干路电流是0.4A ,因为ΔUΔI =r =常数,从图中易知1.4-1.2I ′=1.4-1.00.4,所以I ′=0.2A .][题后总结]电源的U -I 图像与电阻的U -I 图像的比较电源电阻U -I 图像研究对象电源导体物理意义电源的输出特性曲线反映了I 跟U 的正比关系斜率斜率的绝对值表示电源的内阻斜率表示导体的电阻[训练3]如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像,下列结论正确的是()A .电源的电动势为1.0VB .电源的内阻为2.0ΩC .电源的短路电流为0.5AD .电源的内阻为12.0ΩB[由闭合电路欧姆定律U =E -Ir 得,当I =0时,U =E ,即图线与纵轴交点表示断路状态,电动势E =6.0V ,故选项A 错误;电源的内阻等于图线斜率的绝对值大小,r =|ΔUΔI|=|6.0-5.00.5|Ω=2.0Ω,故选项B 正确,选项D 错误;外电阻R =0时,短路电流为I =Er =6.02.0A =3.0A ,故选项C 错误.][训练4](多选)如图所示,用两节干电池点亮几只小灯泡,当逐一闭合开关,接入灯泡增多时,下列说法正确的是()A .灯少时各灯较亮,灯多时各灯较暗B .灯多时各灯两端的电压较低C .灯多时通过电池的电流较大D .灯多时通过各灯的电流较大ABC[由于灯泡并联在电路中,所以接入电路的灯泡越多,总电阻越小,电路的总电流越大,选项C 正确;此时电源的内电压越大,路端电压越低,选项B 正确;流过每只灯泡的电流越小,每只灯泡越暗,选项A 正确,选项D 错误.]探究点三电路故障的分析方法1.电压表检测法(1)断路故障的判断:用电压表与电源并联,若电压表的示数不为0,说明电源完好,再将电压表逐段与电路其他元件并联,若电压表指针偏转,则这段电路中有断点.(2)短路故障的判断:用电压表与电源并联,若电压表的示数不为0时,再逐段与电路其他元件并联,若电压表的示数为0,该段电路被短路;若电压表的示数不为0,则该段电路没被短路.2.假设法已知电路发生某种故障,寻找故障发生在何处时,可将整个电路划分为若干部分,然后逐一假设某部分电路发生故障,进行推理,推理结果若与题述物理现象符合,则故障可能发生在这部分电路.直到找出发生故障的具体位置.如图所示,电灯L 标有“4V 1W ”,滑动变阻器R 的总电阻为50Ω.当滑片P 滑至某位置时,L 恰好正常发光,此时电流表示数为0.45A .由于外电路发生故障,电灯L 突然熄灭,此时电流表的示数变为0.5A ,电压表的示数为10V .若导线连接完好,电路中各处接触良好.求:(1)发生的故障是短路还是断路,发生在何处;(2)发生故障前,滑动变阻器接入电路的阻值;(3)电源的电动势和内电阻.解析(1)电路发生故障后,电流表的示数增大,路端电压U 端=U 1=I 1R 1也增大,可知外电路的总电阻增大,一定在外电路某处发生断路.由于电流表有示数,R 1不可能断路,电压表也有示数,滑动变阻器R 也不可能断路,只可能是电灯L 发生断路.(2)L 断路后,外电路只有R 1,因无电流流过R ,电压表的示数等于路端电压,U 1=U 端=10V ,R 1=U 1I 1=100.5Ω=20Ω.L 未断路时恰好正常发光,U L =4V ,I L =P L U L=0.25A ,U 端′=U 1′=I 1′R 1=0.45×20V =9V ,R =U R I R =U 端′-U L I L =9-40.25Ω=20Ω.(3)根据闭合电路欧姆定律E =U +Ir ,故障前E =9V +(0.45A +0.25A)r ,故障后E =10V +0.5A·r ,得E =12.5V ,r =5Ω.答案(1)断路灯L(2)20Ω(3)12.5V5Ω。
电动势闭合电路欧姆定律知识点讲解知识点一:电动势导体中的电流,是由大量自由电荷定向移动而形成的,为了维持稳定的电流,必须在导体两端保持稳定的电压(又叫电势差),有了稳定的电压,在导体内部就存在一个稳定的电场,正是这个电场产生的电场力,使导自由电荷做定向移动,从而形成电流。
在静电力的作用下,原来静止的正电荷总是从高电势处向低电势处运动。
除了静电力可以使电荷定向移动,还有一些“非静电力”的作用下也可以使电荷定向移动,如化学力等。
与静电力不同,“非静电力”的作用下,正电荷可以从低电势运动到高电势处。
电路中导体两端的稳定电压是由电源提供的。
电源能使电路产生电流,是因为电源把其他形式的能量转化为电能。
普通电池是把化学能转化为电能,发电机是把机械能转化为电能。
电源接入电路后,电荷做定向移动,其他形式的能转化为电能。
然而不同类型的电源把其他形式的能量转化为电能的本领是不相同的。
不同的抽水机抽水的本领不同——使单位质量的水所增加的重力势能不同不同的电源非静电力做功的本领不同——使单位正电荷所增加的电势能不同【概念解析】一、电动势1、电源是通过____________把____________能转化为____________能的装置;表示电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小。
2、电源电动势E在数值上等于____________把单位正电荷在电源内从______极移送到______极所做的功,即W Eq3、电源电动势和内阻都由____________决定,与所接的外电路_______(选填“有关”或“无关”)。
【练一练】下列说法正确的是()A.电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量本领的物理量B.电流强度有大小又有方向所以电流强度是矢量C.电动势的单位和电势差相同,电动势实质上就是的电势差D.同一电源接入不同的电路,电动势不会发生变化一、内电路和外电路我们已经知道,包含电源、用电器和导线等的完整回路叫做闭合电路或全电路,闭合电路分成两部分,一部分是电源以外的部分,另一部分是由电源内部的电路叫做内电路。
外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻,内电路对电流也有阻碍作用,叫做内电阻,简称内阻。
当电流,当电路中有电流通过时,内外电路都有电压,外电路两端的电压就是电源两级之间的电压,叫做外电压,也叫端电压。
内电路两端的电压叫做内电压,他是电源内部靠近极板两点间的电压。
二、电动势与外电压的比较电动势外电压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场力做功把电能转化成为其他形式能量的情况量度式E=IR+Ir=U+U′U=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外电路有关知识点二:内电路、外电路特殊情况当电源开路时外电压U值等于电源电动势E【练一练】电源没有接入电路中,两极间的电压是()A.内电压B.电动势C.外电压D.无法判断一、探究电源电动势和电源外电压和内电压的关系下图为探究电源电动势和电源外电压、内电压关系的专用仪器,叫做可调高内阻电池。
A、B极板使铅板,电解液是稀硫酸,只要降提高或降低电池两极之间的挡板,电池的内阻就可以改变。
外电路接有滑动变阻器,可以方便改变外电阻的大小。
电池的两极A、B与电压传感器2相连,位于两个电极内侧的探针a、b与电压传感器1相连,事先对电池充足电,线路接通后,计算机屏幕上两个窗口就分别同时显示内电压U内和外电压U外的大小二、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正比,跟内、外电路的电阻之和成反比EIR r=+2、说明:(1)E IR Ir U U=+=+外内(2)U外=IR是外电路上总的电势降落,习惯上叫外电压或外电压(3)U内=Ir是内电路上的电势降落,习惯上叫内电压三、闭合电路主要物理量的关系研究闭合电路,主要物理量有E、r、R、I、U,前两个是常量,后三个是变量。
闭合电路欧姆定律知识点三:闭合电路欧姆定律的表达形式有:1、E=U外+U内2、I=ER+r(I、R间关系)3、U外=E-Ir(U、I间关系)4、U外=RR+rE(U、R间关系)【练一练】在图所示的电路中,电源的内电阻r=1Ω,外电路电阻R=9Ω,闭合开关后,电流表的示数I=0.3A,电流表为理想电表.电源的电动势E应等于()A.1V B.2VC.3V D.5V考点一:电动势的概念【例1】关于电源电动势,以下说法正确的是()(多选)A.电动势表示电源把其他形式的能转化成电能的本领的大小,在数值上等于电源没有接入电路时两极板间的电压B.由电动势WEq可知电动势E的大小跟W和q的比值相等,跟W的大小和q的大小无关,由电源本身决定C.1号干电池比5号干电池大,所以1号干电池得电动势较大D.电动势的大小随外电路的电阻增大而增大【例2】如果闭合电路中电源的电动势为12V,外电压为10V,当有0.5C电量通过电路时,下列结论正确的是()A.在电源内部,非静电力将5J的其它形式的能转化为电能B.在电源内部,静电力将6J的其它形式的能转化为电能C.在电源外部,静电力将5J的电能转化为其它形式的能D.在电源外部,静电力将6J的电能转化为其它形式的能课堂练习【变式训练】1、关于电源电动势和电压,以下说法正确的是()A .在某电路中每通过20C 的电荷量,电池提供的电能是30J ,那么这个电池的电动势是1.5VB .电源内,电源把其他形式的能转化为电能越多,其电源电动势一定越大C .电动势就是电源两极间的电压D .电动势公式E =W q 中的“W ”和电压公式U =Wq 中的“W ”是一样的,都是电场力做的功2、关于电源和电动势,下列说法不正确的是 ()A .电动势的单位是伏特B .电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压C .电源的电动势等于电源接入电路时两极间的电压D .电源的作用是在导体中建立电场,驱动自由电荷做定向移动3、电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电能的能力,因此()A .电动势是一种非静电力B .电动势越大,表明电源储存的电能越多C .电动势的大小是非静电力做功能力的反映D .电动势就是闭合电路中电源两端的电压4、如图所示为伏打电池示意图,下列说法中正确的是 ()A .沿电流方向绕电路一周,非静电力做功的区域只有一处B .电源的电动势高,表明该电源把其它形式的能转化为电能的本领强C .在静电力作用下,原来静止的正电荷从低电势运动到高电势D .在溶液中铜板和锌板之间的电压就是内电压考点二:闭合电路中物理量的关系【例1】下列关于闭合电路的说法中,正确的是 ()(多选)A .电源短路时,电源的内电压等于电动势B .电源短路时,外电压为零C .电源短路时,外电压最大D .外电路总电阻增大时,外电压也增大【例2】若用E表示电动势,U表示外电压,U/表示内电压,R表示外电路电阻,r表示内电阻,I 表示总电流强度,考察下列各关系式:①U/=IR②U /=E-U③E=U+Ir④I=E/(R+r)⑤U=ER/(R+r)⑥U=E+Ir上述关系式中成立的是()A、①②③④B、②③④⑤C、③④⑤⑥D、①③⑤⑥【变式训练】1、下列表达式中能表示闭合电路欧姆定律的是(其中E表示电源的电动势、I表示干路电流、R表示外电阻、r表示内电阻)()(多选)A.E=U外+U内B.E=U外+IRC.E=U外+Ir D.I=ER+r2、电源电动势为E,内阻为r,向可变电阻R供电,关于外电压,下列说法中正确的是()A.因为电源电动势不变,所以外电压也不变B.因为U=IR,所以当R增大时,外电压也增大C.因为U=IR,所以当I增大时,外电压也增大D.因为U=E-Ir,所以当I增大时,外电压下降考点三:闭合电路欧姆定律的简单应用【例1】飞行器在太空飞行,主要靠太阳能电池提供能量。
若一太阳能电池板,测得它的开路电压为800 mV,短路电流为40 mA。
若将该电池板与一阻值为20 Ω的电阻器连成一闭合电路,则它的外电压是()A.0.10 V B.0.20 V C.0.30 V D.0.40 V【例2】如图所示电路,电源内阻不可忽略,R1=10Ω,R2=8Ω,当电键扳到位置1时,电压表示数为2.0V;当电键扳到位置2时,电压表示数可能是()(多选)A.2.2V B.1.9V C.1.7V D.1.4V【变式训练】1、电源的电动势为4.5V,内电阻为0.50Ω,外电路接一个4.0Ω的电阻,这时电源两端的电压为()A.5.0V B.4.5V C.4.0V D.3.5V3、在图所示的电路中,R1=18Ω,R2=10Ω,当a、b两点间接理想的电流表时,其读数为0.5A,当a、b两点间接理想的电压表时,其读数为3.6V,则该电源的电势为______V,内电阻为______Ω。
2、如图所示的电路中,当S闭合时,电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6 V和0.4 A;当S断开时,它们的示数各改变0.1 V和0.1 A,求电源的电动势及内阻。
4、电源的电动势为4.5V,当外电阻为4.0Ω时,外电压为4.0V。
求:(1)如果在原来的外电路中并联一个6.0Ω的电阻,外电压是多大(2)如果把一个6.0Ω的电阻串联在原来的外电路中,外电压又是多大?5、如图所示电路中,电源的电动势E=16V,电阻R1=R2=R3=10Ω,电源内阻r=1Ω。
求下述各种情况中电压表的示数(电压表的内阻非常大,流过电压表的电流可忽略不计)(1)电键S接在a点(2)电键S断开(a、b都不接)(3)电键S接在b点挑战自我1、如图所示电路中,电源电动势E=12V,内阻r=2Ω,R1=4Ω,R2=6 Ω,R3=3Ω,若在C、D间连接一个电表或用电器,则有()(多选)A.若在C、D间连一个理想电压表,其读数是6 VB.若在C、D间连一个理想电压表,其读数是8 VC.若在C、D间连一个理想电流表,其读数是2 AD.若在C、D间连一个“6 V,3 W”的小灯泡,则小灯泡的实际功率是1.33 W2、如图1、2所示,两电源的电动势均为6V,内阻为0.5Ω,小型电动机M的线圈电阻为0.5Ω,滑动变阻器的最大阻值为5Ω,限流电阻R0均为2.5Ω,求:(1)若理想电压表的示数均为2.5V时,试求在图1中电源的输出功率和电动机输出的机械功率(2)在图2中限流电阻R0可消耗的最大功率和滑动变阻器R可消耗的最大功率1、电源电动势、内阻由什么决定,2、请简述初中学习的部分电路欧姆定律和现在学习的闭合电路欧姆定律的区别1、下列说法中正确的是()A .在闭合电路中,当外电阻变大时,外电压增大,电源的电动势也增大B .电源电动势总等于内、外电路上的电压之和,所以它的数值与外电路的组成有关C .电源电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能本领大小的物理量D .电压与电动势的单位都是伏特,所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法2、以下有关电动势的说法正确的是 ()A .电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比,跟通过的电荷量成反比B .电动势的单位跟电压的单位一致,所以电动势就是两极间的电压C .非静电力做的功越多,电动势就越大D .E =Wq只是电动势的定义式,电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的3、一节普通干电池在接通的电路中作为电源使用,对电池上标有“1.5V”这一数据的正确理解是()A .电池正负两极之间电压1.5VB .若对1Ω的外电阻供电,流过电池的电流强度是1.5AC .每经过1C 的电量,有1.5J 的其他能量转为电能D .每经过1C 的电量,有1.5J 的电能转为其他能量4、关于电动势,下列叙述中正确的是()A .电源电动势在数值上等于内外电压之和,若外电阻变大,电动势也变大B .电源电动势等于断路时两极间的电压,电源接入电路时,电动势减小C .电源的电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小D .在闭合电路中,并联于电源两端的电压表的示数就是电源电动势回家作业课堂总结5、在如图所示的电路中,已知电源的电动势E =1.5V ,内电阻r =1.0Ω,电阻R =2.0Ω。