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高二物理电阻定律闭合电路的欧姆定律人教实验版
【本讲教育信息】
:
电阻定律闭合电路的欧姆定律
:
,知道电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量。
Ul
,能区分R=和R=。
Is
。
。
,并能熟练地用来解决有关电路问题。
。
:
1.〔一〕电阻定律
,由导体本身的因素决定。
:同种材料的导体,其电阻R与它的长度L成正比,与它的横截面积成反比
导体的电阻与构成它的材料有关。
l
:R=式中为导体材料的电阻率。
s

导体的电阻率与导体的长度L、横截面积S无关,和物体的材料和温度有关,国际
单位是欧·米,电阻率反映了导体材料导电性能的好坏,决定于材料和温度,有些材料
的电阻率随温度的升高而增大,有些材料的电阻率随温度的升高而减小。
〔二〕闭合电路:
:
内电路:电源内部的电路,其电阻称为内阻,内电阻上降落的电压称为内电压。
外电路:电源外部的电路,其两端电压称为外电压也叫路端电压。
=U外+U内
〔三〕闭合电路的欧姆定律
:闭合电路里的电流,跟电源的电动势成正比,跟内外电路的电阻之和成反比。
E
:I=或E=I〔R+r〕
Rr
:纯电阻电路。
〔四〕路端电压与负载的关系
:接在外电路的用电器称为负载,用电器的总电阻称为负载电阻。
EE
=IRR
r
Rr1
R
,I减小,U增大,当R增大到无穷大〔断路〕时,I=0,U=E
,I增大,U减小,当R减小到零〔短路〕时,I=E/r,U=0
〔五〕路端电压与电流的关系
路端电压U等于电源电动势E减去内阻上的电势降落Ir,用公式表示为:
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这种关系还可用图线表示,如下列图,是U和I的关系图线。
〔1〕当外电路开路时,R变为无穷大,I为零,可见U=E。即断路时的路端电压等
于电源的电动势。
〔2〕当R减小时,I增大,路端电压减小,当外电路短路时,R等于零,此时电路中
E
的电流值最大I,路端电压等于零。
r
当r=O〔理想电源〕时,路端电压不随电流的变化而变化,这时可视为恒压电源。
〔六〕闭合电路的功率
〔1〕EIU外IU内I
该式表示,电源提供的电能只有一局部消耗在外电路上,转化为其他形式的能,另一
局部消耗在内阻上,转化为内能。
〔2〕电源的输出功率和效率
①电源输出功率
E2
可见当R=r时,P出有最大值,且P
出max4r
适用条件:E和r都不变。
P出与外电阻R的关系图线如图:
由图可知,对应某一输出功率P〔非最大值〕可以有两个不同的外电阻R1和R2,而
2
且有rR1R2。
2
②电源内部的发热功率P内=Ir
IUR1
③电源的效率P/P
出总IERrr
1
R
可见当R时,。
当R=r,电源有最大输出功率时,效率仅为50%,效率并不高。
④能量守恒P总P出P内。
【典型例题】
。
图1
解析:假设电流从左端流入,把等势点标上不同字母〔A、B、C〕,如下列图。
在草图上画出三个结点,如以下列图所示。
然后把原电路图中的电阻画入这几个结点之间〔只要认准原电阻两端的点即可〕如图
以下列图所示。
原电路最终可变换成如图2所示的等效电路。
图2
混联电路的简化方法有两种:
①。〔假设原
电路未加电压,可假设在总电路两端加上电压后判断〕,自左到右将各元
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件、结点、分支逐一画出;。
②等势点排列法:。〔假设原电路
未加电压,可先假设加上电压〕。,再将各结点之间的
支路画出。。
,电源内阻r=2,定值电阻R1=,求:
〔1〕当滑动变阻器的阻值R2为多大时,电阻R1消耗的功率最大?
〔2〕当变阻器的阻值为多大时,变阻器消耗的功率最大?
〔3〕当变阻器的阻值为多大时,电源输出功率最大?
解析:〔1〕定值电阻R,消耗的电功率
可见变阻器R2=O时,R1消耗功率最大
〔2〕将电阻R1等效到电源内部,那么当变阻器阻值
R2R1r2时,变阻器消耗功率最大。
〔3〕当R1R2"r,即R2"rR1(2)时,电源有最大输出功
率。
,当滑动变阻器R3的滑片C向B方向移动时,电路中各电表示数如何变
化?〔电表内阻对电路的影响不计〕
解析:为了使表述一目了然,可以用符号表示各量的变化趋势:用“〞表示用量值
增大,“〞表示用量值变小,不标箭头表示用量值不变,那么此题解答过程可表示为:
变阻器滑片C向B移动R3R并R外;由全电路欧姆定律
E
II,故示数减小;由UEIr,故示数增大;由
1总Rr总
U1I1R1,故示数变小;由U2UU1,故示数变大;由
I2U2/R2,故示数变大;由并联电路性质,I3I1I2,故示数变
小。
点评:分析这类题目的方法是由局部—整体—局部的分析方法,分析不变量和变量,以及
这些量间的依存关系,是解答这类题的关键。
,灯泡A和B都正常发光,突然灯泡B比原来变暗了一些,而灯泡
A比原来变亮了一些,试判断电路中什么地方出现了断路故障。
解析:假设R1所在支路断路,、B两灯的电压均增大,两灯消
耗的电功率也增大,两灯都应变亮,这与题设现象不符,可见R1支路完好。
再假设R2所在支路断路,那么A所在并联支路的电阻增大,导致外电路总电阻增
大,干路中电流减小,电源的路端电压U增大。流过R1的电流I1增大。流过电灯所在并
联支路的电流I2〔I2=I总-I1〕减小,B灯的电压UBI2RB并减小。B灯的电功率也减
小,B灯变暗;A灯的电压UA〔UA=U-UB〕增大,由于上述结论与题设现象相符,故
R2所在支路断路。
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,电路消耗的总功率为40W,电阻Rl为4,R2为6,电源
,电源的效率为94%,求:
〔1〕a、b两点间的电压;
〔2〕电源的电动势。
解析:电源内部的热功率
2
P内Ir,又P内P总(1)
P(1)
所以I总2A
r
R1R2
由于R1、R2并联,所以UabI
R1R2
P
由PIE可得E总20V
总I
,直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流强度的变化图象;抛物
线OBC为同一电源内部的发热功率Pr随电流强度的变化图象,假设线段AB对应的横坐
标为2A,那么AB的长度所表示的功率及电流强度I=2A时,所对应的外电阻分别为
〔〕
,,2,l,2
解析:电源的总功率P=IE跟电流强度成正比,故P—I图象为过原点的直线,图象的斜
率为电源电动势,故
2
电源内部的发热功率PrIr
P
故P—I图象为抛物线,由rr
I2
P9W
得rC
r221
IC(3A)
AB长度所表示的功率:
I为2A时的外电阻:
应选项A正确
,重物质量m=50千克,电源电动势
E=110伏,r1=l欧,电动机内阻r2=4欧,不计摩擦,当匀速提升重物时,电路中的电流
I=5安,试求:
〔1〕电源的总功率和输出功率;
〔2〕重物上升速度的大小。〔g取10米/秒。〕
解析:电源转化的电能,一局部消耗于自身的内阻〔转化为内能〕,其余的输入给电动机;
输给电动机的电能小局部消耗于电动机的内阻上〔转化为内能〕,大局部转化为机械能,
由能量转化和守恒定律可解得。
〔1〕P总I550〔瓦〕,P出I(Ir1)525〔瓦〕
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2
〔2〕对电动机有PP机P热,PmgvIr2
PI2r
所以v
mg
,AB和A'B'是长度均为2km,每千米电阻为1的两根输电线。今发
现在距离A和A'等远的两点C和C'间发生漏电,相当于在两点间连接了一个电阻。现
用电动势为90V,内阻不计的电源接在AA'间时,测得BB'间电压为72V。把此电源接
在BB'间时,测得AA'间电压为45V。由此可知A与C相距km。
解析:这是输电线漏电问题,采用电源测压的方法确定具体位置。甲,图乙。根据欧
姆定律〔或串联电路分压原理〕得
甲乙
1
联立①、②两式得R2=4Rl,即R1=〔R1+R2〕,因每千米导线电阻为1,据电
5
阻定律知R1=,。
【模拟试题】
〔〕
。
,由导体的材料决定,且与温度有关。
,电阻一定很大。
,可用来制成电阻温度计。
,a的长度和横截面的直径均为b的两倍,要使两
电阻丝接入电路后消耗的电功率相等,加在它们两端的电压之比Ua:Ub为〔〕
::::2
,横截面的直径为d,电阻为R,
匀细丝后,它的电阻变成〔〕
.R/
,测得它的开路电压为800mV,短路电流为400mA,假设将该电池板
与一阻值为2的电阻连成闭合电路,那么它的路端电压为〔〕
,R由2变为6时,电路中的电流变为原来的一半,那么电源的内
阻是〔〕

-I图象,那么以下说法正确的选
项是〔〕
=E2,短路电流I1>I2
=E2,内阻r1>r2
>E2,内阻r1<r2
,电源2的路端电压变化较大。
,电源的电动势E和内阻r恒定不变,电灯L恰能正常发光,如果
变阻器的滑片向b端滑动,那么〔〕
,安培表的示数减小
,安培表的示数增大
,安培表的示数减小
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,安培表的示数增大.
,当可变电阻的阻值增大时,下述结论中哪些是正确的
〔〕

,当滑动变阻器的滑动触片向b端移动时〔〕

,安培表A的读数减小
,安培表A的读数增大
,电源的内电阻为r,电阻R1与变阻器R2串联,将R2的阻值
调至零时,以下说法中错误的选项是〔〕

,按图中所示的电路把滑动变阻器和电流表与电池
串联,并把一个电压表接到电池的两极。当变阻器的滑动片移到某一位置时,电流表和电
,把滑动片移到另一位置时,它们的示数分别变成
,求电池的电动势和内电阻。
,由于受到暴雨的影响,在两地之间某处一
棵树倒在电线上造成事故,为查明事故地点,先在A处加12V电压,在B处测得电压为
10V,再在B处加12V电压,在A处测得电压为4V,求故障处距A多远?
【试题答案】



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