第八章第2讲闭合电路欧姆定律

2025-03-17 9 0 721.78KB 17 页 10玖币

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第2讲　闭合电路欧姆定律

一、串、并联电路的特点

1．特点对比

串联并联

电流 I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋ I

2＋ … ＋ I

电压 U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝ U 2＝ … ＝ U n

电阻 R＝R1＋R2＋…＋Rn＝＋＋…＋

2.几个常用的推论

(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．

(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．

(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率 P总是等于各个电阻耗电功率之和．

(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．

自测 1　一个量程为 0～150 V 的电压表，内阻为 20 kΩ，把它与一个大电阻串联后接在

110 V 电路的两端，电压表的读数是 5 V．这个外接电阻是(　　)

A．240 Ω B．420 kΩ C．240 kΩ D．420 Ω

答案　B

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＝；

② 物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电能本领的大小，在数值上等于电源

没有接入电路时两极间的电压．

(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正比，跟内、外电阻之和成反比；

(2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)；

(3)其他表达形式

① 电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir；

② 能量表达式：EI＝UI＋I2r.

3．路端电压与外电阻的关系

(1)一般情况：U＝IR＝·R＝，当 R增大时，U增大；

(2)特殊情况：

① 当外电路断路时，I＝0，U＝E；

② 当外电路短路时，I短＝，U＝0.

自测 2　电源的电动势为 4.5 V、外电阻为 4.0 Ω 时，路端电压为 4.0 V，若在外电路中分

别并联一个 6.0 Ω 的电阻和串联一个 6.0 Ω 的电阻，则两种情况下的路端电压分别约为(　　)

A．4.3 V　　3.72 V B．3.73 V　　4.3 V

C．3.72 V　　4.3 V D．4.2 V　　3.73 V

答案　C

三、电路中的功率

1．电源的总功率

(1)任意电路：P总＝IE＝IU

外＋IU 内＝P出＋P内．

(2)纯电阻电路：P总＝I 2

( R ＋ r ) ＝.

2．电源内部消耗的功率

P内＝I 2

r ＝IU 内＝P总－P出．

3．电源的输出功率

(1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内．

(2)纯电阻电路：P出＝I2R＝＝.

(3)纯电阻电路中输出功率随 R的变化关系

①当R＝r时，电源的输出功率最大为 Pm＝.

②当R>r时，随着 R的增大输出功率越来越小．

③当R<r时，随着 R的增大输出功率越来越大．

自测 3　(多选)如图 1所示，一直流电动机与阻值 R＝9 Ω 的电阻串联在电源上，电源的电

动势 E＝30 V，内阻 r＝1 Ω，闭合开关，用理想电压表测出电动机两端电压 U＝10 V，已知

电动机线圈的电阻 RM＝1 Ω，则下列说法中正确的是(　　)

图1

A．通过电动机的电流为 10 A

B．电动机的输入功率为 20 W

C．电源的输出功率为 4 W

D．电动机的输出功率为 16 W

答案　BD

解析　根据闭合电路欧姆定律得回路中电流 I＝＝ A＝2 A，故 A错误；电动机的输入功率

为P入＝UI＝10×2 W＝20 W，故 B正确；电源的输出功率 P出＝EI－I2r＝(30×2－22×1) W

＝56 W，故 C错误；电动机的输出功率 P出′＝UI－I2RM＝(10×2－22×1) W＝16 W，故 D正

确．

命题点一　电路的动态分析

1．动态电路的特点

断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等

的变化．

2．电路动态分析的两种方法

(1)程序法：电路结构的变化→R的变化→R总的变化→I总的变化→U端的变化→固定支路→变

化支路．

(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑

至两个极端去讨论．

例1　(多选)(2018·天津市部分区上学期期末)如图 2所示的电路中，电源电动势为 E，内阻

为r，电表均为理想电表．闭合开关 S后，若减小 R的阻值，则下列说法正确的是(　　)

图2

A．电流表的示数一定增大

B．电压表的示数一定增大

C．电源的输出功率一定增大

D．R1上的电压一定减小

答案　AD

解析　减小 R的阻值，电路的总电阻减小，电路中总电流 I增大，由 U＝E－Ir 得路端电压

减小，所以电流表的示数一定增大，电压表的示数一定减小，故 A正确，B错误；当电源的

外电阻与内电阻相等时，电源的输出功率最大，由于不知外电阻与内电阻的大小关系，所以

当电源的负载电阻减小时，电源的输出功率不一定增大，故 C错误；电路中总电流 I增大，

R2的两端电压增大，又因为路端电压减小，由串联分压得 R1上的电压减小，故 D正确．

变式 1　在校园冬季安全大检查中，某学习小组发现学校宿舍楼的火警报警装置的电路如

图3所示，R1为热敏电阻，温度升高时，R1急剧减小，当电铃两端电压达到一定值时，电铃

会响，则下列说法正确的是(　　)

图3

A．若报警器的电池老化(内阻变大，电动势不变)，不会影响报警器的安全性能

B．若试验时发现当有火时装置不响，应把 R2的滑片 P向下移

C．若试验时发现当有火时装置不响，应把 R2的滑片 P向上移

D．增大电源的电动势，会使报警的临界温度升高

答案　C

解析　设电铃工作电压为 U，当 IR2＝U时报警，若电池内阻较大，同一温度时，R2上电压

较小，可能不会报警，选项 A错误；R2减小时，R1上电压增大，R2上电压减小，可能不报

警，选项 B错误；反之，R2上电压增大，易报警，选项 C正确；电源电动势增大时，报警

温度应降低，选项 D错误．

变式 2　(2018·山东省济宁市上学期期末)如图 4所示，E为电源，其内阻为 r，L为小灯泡

(其灯丝电阻可视为不变)，R1、R2为定值电阻，R1>r，R3为光敏电阻，其阻值随光照强度的

增加而减小，闭合开关 S后，若照射 R3的光照强度减弱，则(　　)

图4

A．R1两端的电压变大

B．通过 R2的电流变大

C．电源的输出功率变大

D．小灯泡消耗的功率变大

答案　B

解析　光照强度减弱，光敏电阻的阻值增大，电路中的总电阻增大，由闭合电路欧姆定律可

得，电路中干路电流减小，故 R1两端的电压减小，故 A错误；因干路电流减小，电源的内

电压减小，路端电压增大，同时 R1两端的电压减小，故并联电路部分电压增大，则流过 R2

的电流增大，由并联电路的电流规律可知，流过灯泡的电流减小，由 PL＝I2RL可知，小灯泡

消耗的功率变小，故 B正确，D错误；因 R1>r，外电路总电阻 R外>r，又 R外增大，故电源

的输出功率变小，故 C错误．

命题点二　电路中的功率及效率问题

1．电源的效率

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摘要：

第2讲　闭合电路欧姆定律一、串、并联电路的特点1．特点对比串联并联电流I＝I1＝I2＝…＝InI＝I1＋I2＋…＋In电压U＝U1＋U2＋…＋UnU＝U1＝U2＝…＝Un电阻R＝R1＋R2＋…＋Rn＝＋＋…＋2.几个常用的推论(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻．(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻，且小于其中最小的电阻．(3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和．(4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大．自测1　一个量程为0～150V的电压表，内阻为20kΩ，把它与一个大电阻串联后接在110V电路的两端...

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