第5天 电路中的能量转化 闭合电路欧姆定律（解析版） -【寒假自学课】2023年高二物理寒假精品课（人教版2019）

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第5天 电路中的能量转化 闭合电路欧姆定律 （复习篇）
1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系 .知道纯电阻电路与非纯电阻电
路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系．
2.理解电动势的概念.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和.理解闭合电
路欧姆定律的内容，掌握其表达式．
3.理解路端电压随负载的变化规律.了解欧姆表的原理，并能解决简单问题．
1. 如图所示是饮水机的工作电路简化图，S是温控开关，当水温升高到一定温度时，它会自动切换 ，
使饮水机处于保温状态；R0是饮水机加热管电阻，R是与加热管串联的电阻．表格是从其说明书中
摘录的一些技术数据．不考虑 R0、R的电阻受温度变化的影响，表中的功率均指加热管的功率．当
S闭合时，饮水机的工作状态和 R0的阻值是(　　)
稳定电压 220 V
频率 50 Hz
加热功率 550 W
保温功率 22 W
A.加热，88 Ω B．加热，220 Ω
C．保温，88 Ω D．保温，220 Ω
答案　A
解析　由电功率公式 P＝可知，电压不变的条件下，电阻越小功率越大．电源电压不变，当 S闭合
时，电阻 R被短路，只有 R0接在电路中，电路中的电阻变小，总功率变大，因而开关 S闭合时是加
热状态．由 P＝得 R0＝ Ω＝88 Ω，A正确．
2. 在如图所示的电路中，R1＝20 Ω，R2＝10 Ω，当开关 S扳到位置 1时，理想电流表的示数为 I1＝
0.2 A；当开关 S扳到位置 2时，理想电流表的示数为 I2＝0.3 A，求电源的电动势和内阻．
答案　6 V　10 Ω
解析　设电源的电动势为 E，内阻为 r，当开关分别扳到 1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律
有
I1＝，I2＝
联立解得 E＝6 V，r＝10 Ω.
一、电功和电功率
1．电功
(1)电流做功的实质是，导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功．电能转化为其他形式的能，
是通过电流做功来实现的．
(2)电功的计算公式：W＝UIt.
单位：焦耳，符号为 J.
常用的单位：千瓦时(kW·h)，也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J.
2．电功率
(1)定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比．
(2)公式：P＝＝UI.
(3)单位：瓦特，符号为 W.
(4)意义：表示电流做功的快慢．
3.串、并联电路的总功率
(1)串联电路：P总＝U总I＝(U1＋U2＋U3＋…＋Un)I＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
(2)并联电路：P总＝UI 总＝U(I1＋I2＋I3＋…＋In)＝P1＋P2＋P3＋…＋Pn
从能量转化的角度看，无论是串联电路还是并联电路，无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电路
消耗的总功率均等于电路中各部分消耗的功率之和．
二、焦耳定律
1．焦耳定律
(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比．
(2)表达式：Q＝I2Rt.
2．热功率
(1)定义：单位时间内的发热量称为热功率．
(2)公式：P热＝I2R.
三、电路中的能量转化
1．电动机消耗的功率 P电＝UI.
2．电动机线圈电阻上的热功率 P热＝I2R.
3．电动机输出功率 P机＝UI－I2R.
四、闭合电路欧姆定律
1．内、外电路中的电势变化
如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流
向正极，沿电流方向电势升高．
2．闭合电路欧姆定律的几种表达形式
(1)I＝、E＝IR＋Ir 只适用于外电路为纯电阻的闭合电路．
(2)U外＝E－Ir，E＝U外＋U内适用于任意的闭合电路，其中 U外表示外电路的电势降落，叫作路端
电压．
3．电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率 P内＝U内I＝I2r；电源输出功率 P出＝U外I.
五、路端电压与负载的关系
1．路端电压与负载的关系：U＝E－U内＝E－r，随着外电阻增大，路端电压增大．当外电路开路
时(外电阻无穷大)，路端电压 U＝E，这也提供了一种粗测电源电动势的方法，即用电压表直接测电
源电动势．
2．由 U＝E－Ir 知，电源的 U－I图像是一条倾斜的直线，如图 3所示，图像中 U轴截距 E表示电
源电动势，I轴截距 I0等于短路电流(纵、横坐标都从零开始)，斜率的绝对值表示电源的内阻．
一、非纯电阻电路
例题 1. 有一个直流电动机，把它接入0.2 V 电压的电路时，电动机不转，测得流过电动机的电流是
0.4 A；把它接入2 V 电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是 1 A.
(1)求这台电动机的内阻；
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