41探究闭合电路欧姆定律学.docx

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41探究闭合电路欧姆定律学

4．1探究闭合电路欧姆定律

课　标　解　读

重　点　难　点

1.知道闭合电路的组成，了解路端电压、内电压、电动势和内阻的概念．

2.理解闭合电路欧姆定律，掌握用闭合电路欧姆定律分析问题的方法.

1.电动势、路端电压、内电压、内阻的概念．（重点）

2.闭合电路欧姆定律．（重点）

3.电动势和内电压的理解．（难点）

4.闭合电路动态分析问题．（难点）

测量闭合电路的路端电压和内电压

1.基本知识

（1）全电路：

含有的电路，叫全电路．

（2）路端电压：

（即电源两极间）的电压．

（3）内电压：

的电压．

2．思考判断

（1）电源外部有电压，电源内部没有电压．（）

（2）电路中电流越大时，路端电压越大．（）

（3）同一个电源的路端电压和内电压之和为恒量．（）

3．探究交流

在如图4－1－1所示的电路中，先闭合S、S1，再将S、S1、S2都闭合，则前后两次电路中的总电阻怎样变化？

总电流怎样变化？

路端电压和内电压怎样变化？

电动势

1.基本知识

（1）定义：

电源内部移送单位电荷所做的功．

（2）公式：

E＝

.

（3）物理意义：

描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量．

（4）单位：

国际单位制中，，符号.

2．思考判断

（1）电动势就是电源两端的电压．（）

（2）电源是将其他形式的能转化为电能的装置．（）

（3）当电路中通过1库仑的电荷量时，电源消耗的其他形式能的数值等于电源电动势的值．（）

3．探究交流

假如用发电机直接给教室内的电灯供电，电灯两端的电压等于发电机的电动势吗？

闭合电路欧姆定律

1.基本知识

（1）内容：

闭合电路中的电流跟电源的成正比，跟内外电路的成反比．

（2）公式：

I＝

.

2．思考判断

（1）当电源短路时，路端电压等于电源的电动势．（）

（2）由于电源内阻很小，所以短路时会形成很大的电流，为保护电源，绝对不能把电源两极直接相连接．（）

（3）电源断开时，电流为零，所以路端电压也为零．（）

3．探究交流

闭合电路欧姆定律公式中，E、R、r的物理意义各是什么？

对电源电动势的理解

【问题导思】

1．非静电力做功越多，电动势越大吗？

2．电动势与移送电荷的多少有关吗？

1．概念理解

（1）在不同电源中，非静电力做功的本领不同，即把相同数量的正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不同，电动势大小也不同．

（2）电动势的大小：

等于在电源的内部从负极到正极移送单位正电荷非静电力做功的数值．一定要注意必须是“单位正电荷”，而不是“任意电荷”．

2．电动势和电压的区别与联系　　

比较内容

物理量

电压U

电动势E

物理意义

电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质

非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质

定义式

U＝

，W为电场力做的功

E＝

，W为非静电力做的功

单位

伏特（V）

伏特（V）

联系

电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值

1．电动势E＝

与U＝

及电场强度E＝

等均采用比值定义法．

2．电压U计算时考虑正、负，而电动势E只能是正值．

　关于电源的说法正确的是（　　）

A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场

B．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极

C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极

D．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能

1．（2012·巴州高二检测）单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周，在内外电路中释放的总能量决定于（　　）

A．电源的电动势　　　　　B．通过电源的电流

C．路端电压的大小D．内、外电阻之和

闭合电路欧姆定律的理解和应用

【问题导思】

1．用电压表测量闭合电路电源两端的电压，电压表的示数等于电源电动势吗？

2．当外电路的电阻增大时，闭合电路中的电流如何变化？

路端电压是增大还是减小？

1．路端电压与负载的关系

由闭合电路欧姆定律可得I＝

，E＝U＋Ir，联立得U＝E－

·r

（1）若r＝0，当R增大或减小时，U＝E保持不变．（当r＝0时，U不随R变化）．

（2）R↑→I↓→U内↓→U外↑，当R→∞（即开路），I＝0，U内＝0，U外＝E.

（3）R↓→I↑→U内↑→U外↓，当R＝0（即短路），I＝E/r，U内＝E，U外＝0.

2．路端电压与电流的关系

由闭合电路欧姆定律可知，E＝U＋Ir，得U＝E－Ir.

路端电压U随I变化的规律（U－I图线）如图4－1－2所示．

由U＝E－Ir和图线可知：

（1）图线纵轴截距，即电流为0时的路端电压U，等于电源电动势E；

（2）若坐标原点为（0,0），则横轴截距为短路电流I0＝E/r；

（3）图线斜率的绝对值等于电源的内电阻，即ΔU/ΔI＝r.

　（2012·福州一中高二检测）如图4－1－3所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表（理想电表）的读数分别为1.6V和0.4A，当S断开时，它们的示数变为1.7V和0.3A，则电源的电动势和内阻各为多少？

2．（2012·昆明高二检测）在如图4－1－4所示的电路中，R1＝29.0Ω，R2＝19.0Ω.当开关S扳到位置1时，测得电流I1＝0.20A；扳到位置2时，测得电流I2＝0.30A．求电源的电动势和内阻．

【备选例题】

在如图教4－1－2所示的电路中，电源电动势E＝3.0V，内电阻r＝1.0Ω；电阻R1＝10Ω，R2＝10Ω，R3＝30Ω，R4＝35Ω；电容器的电容C＝100μF，电容器原来不带电．求接通开关S后流过R4的总电荷量．

综合解题方略——闭合电路动态分析问题

　（2011·北京高考）如图4－1－5所示电路，电源内阻不可忽略．开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中（　　）

A．电压表与电流表的示数都减小

B．电压表与电流表的示数都增大

C．电压表的示数增大，电流表的示数减小

D．电压表的示数减小，电流表的示数增大

规律总结：

解决闭合电路的动态问题，一般思路：

先局部再整体再到局部．即先就引起变化的局部电路开始分析（电阻的变化），再到整体（总电阻→总电流→内电压→路端电压的变化），最后回到部分电路．

具体步骤如下：

1．判断动态源及动态总电阻的变化，进而判断闭合电路总电阻的变化情况；

2．依据I＝

，判断闭合电路干路电流的变化情况；

3．依据U外＝E－Ir，判断路端电压的变化情况；

4．依据分压、分流原理判断动态部分各物理量的变化情况．

【备选例题】

（2012·杨凌高二检测）如图教4－1－3所示电路中，电源电动势为12V，内电阻不能忽略．闭合S后，调整R的阻值，使电压表的示数增大ΔU＝2V，在这一过程中（　　）

A．通过R1的电流增大，增大量为

B．通过R2的电流减小，减小量小于

C．R2两端的电压减小，减小量为ΔU

D．路端电压增大，增大量为ΔU

【备课资源】

旧电池和新电池能混联使用吗

一般新电池的电动势为1.5V，旧电池也有1.4V，电动势减少很小，但旧电池的内阻却增大很多（约10Ω或更多），如果和新电池混联，效果不佳．

1．三个旧电池和一个新电池串联，新电池电动势为1.5V、内阻约0.5Ω，旧电池电动势设为1.4V，内阻10Ω，若外电阻为10Ω，电流I＝

A＝0.14A，路端电压为U路＝0.14×10V＝1.4V．反不如只用一节新电池好．这时新电池输出的能量大部分消耗在旧电池的内阻上．

2．三个新电池和一个旧电池串联，外阻仍为10Ω，则电流I＝

A＝0.27A，路端电压U路＝0.27×10V＝2.7V，而只用三节新电池时，

电流I＝

A＝0.39A，

路端电压U路＝0.39×10V＝3.9V.

这说明，旧电池串入其中，只起降低路端电压和消耗新电池电能的作用．如果用此类电池给半导体收音机供电，会因旧电池工作不稳定，使收音机发出嘶嘶的噪音．

如将新、旧电池并联使用，旧电池因电动势比新电池略低，等于是用新电池给旧电池充电，对用电器却没有丝毫好处．

1．有关电压与电动势的说法中正确的是（　　）

A．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

B．电动势就是电源两极间的电压

C．电动势公式E＝W/q中的W与电压U＝W/q中的W是一样的，都是电场力做的功

D．电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别

2．（2012·仙游一中高二检测）电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压说法正确的是（　　）

A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变

B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大

C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压下降

D．若外电路断开，则路端电压为零

3．（2012·南京高二检测）一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（　　）

A．E＝2.4V，r＝1Ω　　　　B．E＝3V，r＝2Ω

C．E＝2.4V，r＝2ΩD．E＝3V，r＝1Ω

4．在如图4－1－6所示的电路中，当滑动变阻器R3的滑动触头P向下滑动时（　　）

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

5．电动势为1.2V的计算器电池，若在电路中用1.2s时间移送2C的电荷量，则：

（1）电源把多少焦耳的其他形式的能转化为电能？

（2）非静电力做功的功率多大？

1．在电源一定的闭合电路中，下列哪个说法正确（　　）

A．路端电压与外电阻成正比

B．路端电压随外电阻的增大而增大

C．外电路短路时，路端电压的值等于电源电动势的值

D．路端电压一定大于内电路的电压

2．关于电源的电动势，下面叙述正确的是（　　）

A．电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压

B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化

C．电源的电动势是表示电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量

D．在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大

3．（2012·宁德高二检测）在已接电源的闭合电路中，关于电源的电动势、内电压、外电压的关系应是（　　）

A．如果外电压增大，则内电压增大，电源电动势也会随之增大

B．如果外电压减小，内电阻不变，内电压也就不变，电源电动势也随内电压减小

C．如果外电压不变，则内电压减小时，电源电动势也随内电压减小

D．如果外电压增大，则内电压减小，电源电动势始终为二者之和，保持恒定

4．在如图4－1－7所示电路中，当滑动变阻器滑片P向下移动时，则（　　）

A．A灯变亮、B灯变亮、C灯变亮B．A灯变亮、B灯变亮、C灯变暗

C．A灯变亮、B灯变暗、C灯变暗D．A灯变亮、B灯变暗、C灯变亮

5．（2010·上海高考）在图4－1－8所示的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是（　　）

A．

变大，

变大　B．

变小，

变大C．

变大，

变小D．

变小，

变小

6．如图4－1－9所示的电路中，电源电动势E＝3V，内电阻r＝1Ω，定值电阻R1＝3Ω，R2＝2Ω，电容器的电容C＝100μF，则下列说法正确的是（　　）

A．闭合开关S，电路稳定后电容器两端的电压为1.5V

B．闭合开关S，电路稳定后电容器所带电荷量为3.0×10－4C

C．闭合开关S，电路稳定后电容器极板a所带电荷量为3×10－4C

D．先闭合开关S，电路稳定后断开开关S，通过电阻R1的电荷量为3.0×10－4C

7．（2012·上海长宁区高二检测）某同学用如图4－1－10所示的电路来测量电源的电动势与内电阻，但由于某种原因，只找到一只不带刻度的电流表，当他把R由2Ω变为6Ω时，电流强度减小为原来的一半，则他所测定的电源的电动势与内电阻分别为（　　）

A．无法测定　4Ω

B．6V　8Ω

C．12V　6Ω

D．无法测定　2Ω

8．（2012·龙岩一中高二检测）如图4－1－11所示，电源电动势为E，内电阻为r.两电压表可看做是理想电表，当闭合电键，将滑动变阻器的滑动触头由左端向右端滑动时，下列说法中正确的是（　　）

A．小灯泡H2变暗，V1表的读数变小，V2表的读数变大

B．小灯泡H1变亮，V1表的读数变大，V2表的读数变小

C．小灯泡H2变亮，V1表的读数变大，V2表的读数变小

D．小灯泡H1变暗，V1表的读数变小，V2表的读数变大

9．如图4－1－12所示，电源内阻不可忽略，R1为半导体热敏电阻，R2为锰铜合金制成的可变电阻．当发现灯泡L的亮度逐渐变暗时，可能的原因是（　　）

A．R1的温度逐渐降低

B．R1的温度逐渐升高

C．R2的阻值逐渐增大

D．R2的阻值逐渐减小

10．（2011·海南高考）如图4－1－13所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（　　）

A．V的读数变大，A的读数变小B．V的读数变大，A的读数变大

C．V的读数变小，A的读数变小D．V的读数变小，A的读数变大

11．一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合回路，则它的外电压为多少？

12．（2012·塔城高二检测）如图4－1－14所示电路，已知R3＝4Ω，闭合电键，安培表读数为0.75A，伏特表读数为2V，经过一段时间，一个电阻被烧坏（断路），使安培表读数变为0.8A，伏特表读数变为3.2V，问：

（1）哪个电阻发生断路故障？

（2）R1的阻值是多少？

（3）能否求出电源电动势E和电阻r？

如果能，求出结果；如果不能，说明理由．