【物理教案】2021江苏高考物理：第八章第2讲闭合电路欧姆定律

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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＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻
R＝R1＋R2＋…＋Rn
1
R
＝
1
R
1
＋
1
R
2
＋…＋
1
R
n
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＝
W
q
；
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＝
E
R
＋
(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功率表达式：EI＝UI＋I2r.
3．路端电压与外电阻的关系
(1)一般情况：U＝IR＝
E
R
＋
·R＝
E
1
＋
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＝
E
，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＝I2(R＋r)＝
E
2
R
＋
.
2．电源内部消耗的功率
P内＝I2r＝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＝
E
2
R
R
＋
2
＝
E
2
R
－
2
R
＋
4
.
(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＝
E
2
4
.
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　如图 1所示，E＝8 V，r＝2 Ω，R1＝8 Ω，R2为变阻器接入电路中的有效阻值，问：
图1
(1)要使变阻器获得的电功率最大，则 R2的取值应是多大？这时 R2的功率是多大？
(2)要使 R1得到的电功率最大，则 R2的取值应是多大？R1的最大功率是多少？这时电源的效
率是多大？
(3)调节 R2的阻值，能否使电源以最大的功率
E
2
4
输出？为什么？
答案　(1)10 Ω　1.6 W　(2)0　5.12 W　80%
(3)不能　理由见解析
解析　(1)将R1和电源等效为一新电源，则新电源的电动势 E′＝E＝8 V，内阻 r′＝r＋R1＝
10 Ω，且为定值．利用电源的输出功率随外电阻变化的结论知，当 R2＝r′＝10 Ω时，R2有
最大功率，即 P2max＝
E
′
2
4
′
＝
8
2
4
×
1
0
W＝1.6 W.
(2)因R1是定值电阻，所以流过 R1的电流越大，R1的功率就越大．当 R2＝0时，电路中有最
大电流，即 Imax＝
E
R
1
＋
＝0.8 A，R1的最大功率 P1max＝Imax2R1＝5.12 W，这时电源的效率 η＝
R
1
R
1
＋
×100%＝80%.
(3)不能．因为即使 R2＝0，外电阻 R1也大于 r，不可能有
E
2
4
的最大输出功率．
题型 1　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．动态分析的方法
(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
Error!→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　(2019·吉林“五地六校”合作体联考)在图 2所示的电路中，R1、R2是定值电阻，当滑
动变阻器滑片向上移动时(　　)
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