课题：闭合电路欧姆定律 ( 一）

1. 课题：闭合电路欧姆定律(一） －－U－Ｉ图象与功率问题 江苏省外国语学校　张　飞

2. 考纲要求 A V 电路的组成 闭合 部分 外电路 内电路

3. Q外＝I2Rt Q内＝I2rt 问题1：闭合电路中实现那些能量的转化？这些能量转化是通过怎样做功实现的？请完成下列框图。 非静电力做功 电流做功 内能 化学能 电能 W= qE=EIt

4. 问题2：结合上面框图，可以得到怎样一个等式并加以推导，还可以得到那些推论？完成下列框图。问题2：结合上面框图，可以得到怎样一个等式并加以推导，还可以得到那些推论？完成下列框图。 Q外+ Q内 ① W＝ Q外＝ I2Rt ② I2Rt+ I2rt EIt＝ 闭合电路欧姆定律 W= = qE ③ IR+Ir E＝ EIt U外＋U内 E＝ ④ Q内＝ I2rt E / (R+r) I＝ ⑤

5. R I ② E r ④ （U、R间关系） 闭合电路的欧姆定律 (1)内容 : 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 (2) 闭合电路欧姆定律的表达形式有： ①E=U外+U内 ③U=E-Ir（U、I 间关系） ② ④适用于外电路为纯电阻电路　 ① ③适用于一切电路．

6. 问题３.电源的路端电压U随电流I变化的图象是怎样的曲线？问题３.电源的路端电压U随电流I变化的图象是怎样的曲线？ 图象的函数表达 　　此时2.5A不是短路电流!E=1.5V，

7. 例1．如图是在同一坐标系中画出的a、b、c三个电源的U—I图象，其中a和c的图象平行，则以下判断中正确的是 （ ） A. Ea < Eb, ra = rb B. Ea > Ec, ra = rc C. Ea >Ec, ra < rc D. Eb < Ec, rb = rc a b c B

8. R b I E r 问题4.电源的路端电压U-I的图象与外电阻的U-I图象有何区别与联系？ 电源的U-I图象 u N E U M（I，U） 外电阻的U-I 图象 b a M点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压 α β O I Imi

9. 例２。05年徐州市第二次质量检测12、 U/V 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 I/A 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 某同学在实验室先后完成下面二个实验： ①测定一节干电池的电动势和内电阻； ②描绘小灯泡的伏安特性曲线． (1)用①实验测量得到数据作出U一I图线如图中a线, 实验所测干电池的 电动势为V, 内电阻为Ω. 1.50 0.75 a

10. b U/V 3.0 2.5 2.0 1.5 a 1.0 0.5 I/A 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 (2)将实验②中得到的数据在实验①中同一U-I坐标系内描点作图，得到如图所示的图线b，如果将实验①中的电池与实验②中的小灯泡组成闭合回路，此时小灯泡的实际功率为， 若将两节与实验①中相同的干电池串联后与该小 灯泡组成闭合回路， 则此时小灯泡的 电压为， 实际功率为. 0.72±0.02W 0.85～0.88V 1.2～1.3W 题目 上页

11. b U/V 3.0 2.5 c 2.0 1.5 a 1.0 0.5 I/A 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 解：P1=0.60×1.20=0.72W 画出这时的U-I图线如图c示 P2=0.88×1.40=1.23W

12. R b I P出 Pm E r r O R 问题5.在实际应用电源时，我们所关心的是如何利用电源，让其输出功率最大，请问输出功率最大的条件是什么呢？ 电源的输出功率， 可见电源输出功率随外电阻 变化的图线如图所示， 而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为

13. 练习：变阻器阻值多大时, R消耗的功率最大. E=5V r=10 Ω R0 R=90 Ω 例３.在图示电路中,电池的电动势E=5V,r=10 Ω,固定电阻R=90 Ω,R0是可变电阻,在R0由0增加到400 Ω的过程中,求: 1.可变电阻的消耗热功率最大的条件和最大热功率 2.电池的内阻和固定电阻R上消耗的最小热功率之和 解:1.将R看作内电阻的一部分,则 r1=r+R=100 Ω, 当R0 =100 Ω时, 可变电阻的消耗热功率最大为 P=E2/4r1=25/400=1/16 w 2. R上消耗的热功率最小,则电流最小,总电阻最大, R0=400 Ω, P=[E/(R0+R+r)]2 (R+r)=0.01w

14. U/V B A I/A 3 0 2 4 6 2 1 0 练习:如图所示直线A为电源的U--I图线,直线B为电阻的U--I图线,用该电源和该电阻组成闭合电路,则电源的输出功率和电源的效率分别是: （ ） A. 4W, 33% B. 2W, 33.3% C. 2W, 67% D. 4W, 67% D 解:由图线可知R =1 Ω, E=3V r=0.5 虚线和坐标轴所包围的面积等于输出功率, P出=4W P总=EI=6W = P出 / P总=4/6=67%

15. 小结：图象与电源功率问题 u 交点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率； N E U M（I，U） b a 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时)图中矩形面积最大， α β O I Imi 即输出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。

16. 033.上海嘉定区2007学年上学期调研9 U c b a β  I O 如图所示，U—I图线上，a、b、c各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，b点α=β，则下列说法中正确的是（ ） A．在b点时，电源有最大输出功率 B．在b点时，电源的总功率最大 C．从a→b 时，β角越大，电源的总功率和输出功率都将增大 D．从b→c 时，β角越大，电源 的总功率和输出功率都将减小 A D 点拨：两图像与I轴的夹角α和β的正切分别表示内阻和外电阻的大小.

17. 小结：电源的功率和效率 P出 Pm r O R ①电源的总功率 PE=EI ⑴功率： ②电源的输出功率P出=UI ③电源内部消耗的功率Pr=I 2r 电源的输出功率， 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如图所示， 而当内外电阻相等时， 电源的输出功率最大为 ⑵电源的效率： （最后一个等号只适用于纯电阻电路）

18. 练习１.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测13练习１.上海市静安区07-08学年第一学期期末检测13 U 1 2 I 如图所示为画在同一个坐标系内的两个电源的端压与电流的U—I图线。两个电源的电动势和内阻分别为E1、E2和r1 、r2 ，当外电路接入相同的定值电阻R时，其端压和电流分别为U1、 U2和I1、 I2，下列说法正确的是 ( ) A、E1> E2 ，r1> r2 B、若 U1> U2，则I1>I2 C、适当选择R，可使 U1> U2， I1=I2 D、适当选择R，可使 I1=I2、 U1= U2 A B D

19. 08届扬州市期中模拟试卷10 E E E r甲 r乙 r丙 接电源 R 甲 丙 乙 ２．如右图所示，用甲、乙、丙三个电动势E相同而内电阻r不同的电源，分别给定值电阻R供电.已知甲、乙、丙三个电源内阻的大小关系为r甲>r乙>r丙，且r乙=R，则将R先后接在这三个电源上时的情况相比，下列说法中正确的是 （ ） A．接在甲电源上时，通过R的电流最大 B．接在丙电源上时，通过R的电流最大 C．接在乙电源上时，电阻R消耗的电功率最大 D．接在丙电源上时，电阻R消耗的电功率最大 B D 解： E、R、r一定， r小的I、P大

20. 056.08年苏北四市第三次调研试题 3 P/W C1 C2 4 I/A 由图线的交点和 得R1=r=1Ω 0 2 4 3. 如右图所示，曲线C1、C2分别是纯电阻直流电路中，内、外电路消耗的电功率随电流变化的图线.由该图可知下列说法中错误的是（ ） A．电源的电动势为4V B．电源的内电阻为1Ω C．电源输出功率最大值为8W D．电源被短路时，电源消耗的最大功率可达16W C 解： 电源被短路时， 电源输出的最大功率为

21. 上海市南汇区08年第二次模拟考试5 U/V 6 R 5 4 3 A 2 图甲 I/A 1 图乙 0 S E r 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 ４．图甲为某一小灯泡的U-I 图线，现将两个这样的小灯泡并联后再与一个4Ω的定值电阻R串联，接在内阻为1Ω、电动势为5V的电源两端，如图乙所示.则通过每盏小灯泡的电流强度为 A，此时每盏小灯泡的电功率为 W。 0.3 0.6 解见下页

22. U/V 6 5 4 R 3 2 图甲 I/A 1 A 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 图乙 S E r 解： 设通过每盏灯的电流为I, 灯泡两端的电压为U , 由闭合电路欧姆定律得： 在小灯泡的U-I图线中作出上式的图线如图蓝直线示， 两图线的交点即为图乙灯泡的工作点。 I=0.3A, U=2V , P=IU=0.6W 所以通过每盏小灯泡的电流强度为 0.3A， 此时每盏小灯泡的电功率为0.6W

23. R V s E r 2.（０５江苏）如图所示的电路中,R为电阻箱,V为理想电压表.当电阻箱读数为R1=2Ω时,电压读数为U1=4V;当电阻箱读数为R2=5Ω时,电压表读数为U2=5V, 求: (1)电源的电动势E和内阻r. (2)当电阻箱R读数为多少时,电源的输出功率最大?最值Pm为多少? E=6V,r=1Ω R=r时输出功率最大.Pm=9W

24. V2 R0 A R V1 E r

25. 课堂小结 1.本节课你学到哪些基础知识? 2.本节课你学到哪些基本方法?