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1、第二讲欧姆定律及应用第1页，本讲稿共31页一、部分电路欧姆定律一、部分电路欧姆定律 （1）内容：）内容：注意：注意：欧姆定律欧姆定律适用于金属导体和电解适用于金属导体和电解液液,不适用于气体导电不适用于气体导电.（2）公式）公式:导体中的电流跟它两端的电压成正比，导体中的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比跟它的电阻成反比第2页，本讲稿共31页（3）电阻的伏安特性曲线）电阻的伏安特性曲线0IU0IUR2R10IR4R3U0IU第3页，本讲稿共31页三、闭合电路的欧姆定律三、闭合电路的欧姆定律 内容：内容：闭合电路欧姆定律的表达形式：闭合电路欧姆定律的表达形式：E=U外外+U内内 （I、R
2、间关系）间关系）U外外 =E-Ir （U外外、I 间关系）间关系）闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比内、外电路中的电阻之和成反比E rRIU外外第4页，本讲稿共31页（3）讨论：）讨论：U外外=E-Ir (E、r 是常量，是常量，R、I、U外、外、U内内 是变量是变量)a.当外电阻当外电阻R减小时，则减小时，则I ;E=U外外+U内内 增大增大增大增大减小减小内电压内电压U内内 ;外电压（路端电压）外电压（路端电压）U外外E rRIU外外第5页，本讲稿共31页b.当外电路短路即外电阻为零时，当外电路短路即外电阻为零时，U
3、外外=E-Ir (E、r 是常量，是常量，R、I、U外外是变量是变量)E=U外外+U内内 （3）讨论：）讨论：E rRIU外外U外外=0U内内=E第6页，本讲稿共31页U外外=E-Ir (E、r 是常量，是常量，R、I、U外外是变量是变量)E=U外外+U内内 （3）讨论：）讨论：c.当外电路断开时，当外电路断开时，U外外=E这就是说，这就是说，开路时的外电压开路时的外电压（路端电压）等于电源的电（路端电压）等于电源的电动势动势.E rRIU外外S第7页，本讲稿共31页练练习习1：如如图图所所示示，电电源源的的电电动动势势为为E，内内电电阻阻为为r，外外电电路路接接有有定定值值电电阻阻R1和和滑
4、滑动动变变阻阻器器R，合合上上开开关关K，当当滑滑动动变变阻器的滑动头阻器的滑动头P从从R的最左端移到最右端的过程中的最左端移到最右端的过程中 ()A电压表读数一定变大电压表读数一定变大 B电压表读数一定变小电压表读数一定变小CR1消耗的功率一定变小消耗的功率一定变小DR消耗的功率一定变小消耗的功率一定变小VR1E rK R PA C第8页，本讲稿共31页四、四、电源的功率电源的功率（2）电源的输出功率）电源的输出功率（3）电源内部消耗的功率）电源内部消耗的功率（1）电源的总功率）电源的总功率 第9页，本讲稿共31页五、关于电源的输出功率的讨论五、关于电源的输出功率的讨论ErR1、如图，已知电
5、源电动势、如图，已知电源电动势E、内阻、内阻r，外，外电阻的最大值电阻的最大值Rmr,求电源的有最大输求电源的有最大输出功率的条件、最大输出功率出功率的条件、最大输出功率Pm。第10页，本讲稿共31页解解:由闭合电路欧姆定律得：由闭合电路欧姆定律得：联立联立式解得：式解得：当当R=r时取等号，输出功率有最大值时取等号，输出功率有最大值电源的输出功率电源的输出功率P=I2R第11页，本讲稿共31页O RP出出Pmr（1）条件：）条件：R=r（2）ErR1、如图，已知电源电动势、如图，已知电源电动势E、内阻、内阻r，外，外电阻的最大值电阻的最大值Rmr,求电源的有最大输求电源的有最大输出功率的条件
6、、最大输出功率出功率的条件、最大输出功率Pm。第12页，本讲稿共31页2、如图，已知电源、如图，已知电源E、r、外电阻的最大电阻、外电阻的最大电阻Rm，若，若Rm r，求电源的有最大输出功率的条件，求电源的有最大输出功率的条件及及Pm。ErR（1）条件：滑动变阻器电阻）条件：滑动变阻器电阻R为最大值为最大值Rm时时（2）O RP出出Pmr第13页，本讲稿共31页3、如图，已知、如图，已知E、r、R0，外电路的总电阻的，外电路的总电阻的最大值大于最大值大于r,求电源的有最大输出功率的条件及求电源的有最大输出功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：）条件：R+R0=r（2）O RP出出Pmr第1
7、4页，本讲稿共31页4、如图，已知、如图，已知E、r、R0，若，若R0大于大于r，求电，求电源的有最大输出功率的条件及源的有最大输出功率的条件及Pm。RE rR0（1）条件：滑动变阻器的电阻）条件：滑动变阻器的电阻R=0（2）O RP出出Pmr第15页，本讲稿共31页R05、如图，已知、如图，已知E、r、R0、滑动变阻器的最大电阻、滑动变阻器的最大电阻Rm，求滑动变阻器求滑动变阻器R消耗的最大功率的条件及消耗的最大功率的条件及Pm。RE r（1）若滑动变阻器的最大电阻）若滑动变阻器的最大电阻Rm 大于电源的内阻大于电源的内阻r和和定值电阻定值电阻R0之和，则当之和，则当R=r+R0时滑动变阻器
8、消耗的功时滑动变阻器消耗的功率有最大值率有最大值（2）若滑动变阻器的最大电阻）若滑动变阻器的最大电阻Rm 小于电源的内阻小于电源的内阻r和和定值电阻定值电阻R0之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值之和，则当滑动变阻器的电阻为最大值Rm时滑动变阻器消耗的功率有最大值时滑动变阻器消耗的功率有最大值第16页，本讲稿共31页 练练习习2：如如图图所所示示电电路路，R1为为变变阻阻器器，R2为为定定值值电电阻阻，r为为电电源源内内阻阻，且且rR2。若若R1上上的的电电功功率率为为P1，R2上上的的电电功功率为率为P2。以下叙述中正确的是。以下叙述中正确的是 （）(A)要使要使P1与与P2的和最大，必须使的
9、和最大，必须使R1=rR2。(B)要使要使P1最大，必须使最大，必须使R1=R2+r。(C)要使要使P2最大，必须使最大，必须使R2=R1+r。(D)（P1+P2）的最大值，由）的最大值，由和和r决定。决定。rR1R2A B D第17页，本讲稿共31页练练习习3：如如图图15所所示示，电电源源的的电电动动势势E7.5V，内内阻阻r1.0，定定值值电电阻阻R212，电电动动机机M的的线线圈圈的的电电阻阻R0.50 闭闭合合开开关关S，电电动动机机转转动动稳稳定定后后，电电压压表表的的示示数数U14 V，电电阻阻R2消消耗耗的的电电功功率率P23.0 W求求电电动动机机转动稳定后：转动稳定后：（1
10、）电路的路端电压）电路的路端电压.（2）通过电动机的电流）通过电动机的电流MVR1E rS R2第18页，本讲稿共31页3如如图图5所所示示的的是是甲甲、乙乙、丙丙三三个个电电源源的的UI图图线线，甲甲和和丙丙两图线平行，下列判断正确的是两图线平行，下列判断正确的是 ()A甲电源的电动势比乙大甲电源的电动势比乙大B乙电源的电动势和内阻都比丙电源大乙电源的电动势和内阻都比丙电源大C甲和丙电源的内阻相等甲和丙电源的内阻相等D甲电源内阻最大，丙电源内阻最小甲电源内阻最大，丙电源内阻最小 0IU甲甲丙丙乙乙图图5B C第19页，本讲稿共31页4有有一一内内电电阻阻为为4.4的的电电解解槽槽和和一一盏盏
11、标标为为“110V 60W”的的灯灯泡泡串串联联后后接接在在电电压压为为220V的的直直流流电电路路两两端端，灯灯泡泡正正常常发发光，则光，则 （）A电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为120WB电解槽发热功率为电解槽发热功率为60W C电解槽消耗的电功率为电解槽消耗的电功率为60W D电路消耗总功率为电路消耗总功率为60W C第20页，本讲稿共31页解答：解答：（1）路端电压等于）路端电压等于R2两端的电压，两端的电压，（2）电源的电动势）电源的电动势E=U2Ir，由此得干路电流由此得干路电流通过通过R2的电流的电流通过电动机的电流通过电动机的电流 I1=II2=(1.5-0.5)A=1
12、.0 A第21页，本讲稿共31页 5（15分分）如如图图所所示示，电电解解槽槽A和和电电炉炉B并并联联后后接接到到电电源源上上，电电源源内内阻阻r=1，电电炉炉电电阻阻R=19，电电解解槽槽电电阻阻。r=0.5当当S1闭闭合合、S2断断开开时时，电电炉炉消消耗耗功功率率684W；S1、S2都都闭闭合合时时电电炉炉消消耗耗功功率率475W（电电炉炉电电阻阻可可看看作作不不变变）。试求：试求：（1）电源的电动势；）电源的电动势；（2）S1、S2都闭合时，流过电解槽的电流大小；都闭合时，流过电解槽的电流大小；（3）S1、S2都闭合时，电解槽中电能转化成化学能的功率。都闭合时，电解槽中电能转化成化学能
13、的功率。解：解：（1）当）当S1闭合闭合S2断开时电炉功率为断开时电炉功率为P1电炉中电流电炉中电流电源电动势电源电动势 E=I(R+r)=120VAS1S2B第22页，本讲稿共31页（2）当）当S1、S2都闭合时电炉功率为都闭合时电炉功率为P2电炉中电流电炉中电流电源路端电压为电源路端电压为 U=IR R=519=95V通过电源的电流为通过电源的电流为 通过电解槽的电流为通过电解槽的电流为IA=I-IR=20A（3）电解槽消耗的电功率）电解槽消耗的电功率 PA=IA U=20 95=1900W电解槽内热损耗功率电解槽内热损耗功率P热热=IA2 r=202 0.5=200W电解槽转化成化学能的
14、功率电解槽转化成化学能的功率P化化=PA-P热热=1700W第23页，本讲稿共31页6如图所示的电路中，电源的电动势如图所示的电路中，电源的电动势E=3.0 V，内阻，内阻r=1.0；电阻；电阻R1=10,R2=10,R3=30,R4=35；电容器的电；电容器的电容容C=10 F.电容器原来不带电电容器原来不带电.求接通电键求接通电键K并达到稳定这一并达到稳定这一过程中流过过程中流过R4的总电量。的总电量。R2R3R4R1E rKC解：解：由电阻的串并联公式由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为得闭合电路的总电阻为由欧姆定律得由欧姆定律得,通过电源的电流通过电源的电流I=E/R=1/3 A
15、电源的端电压电源的端电压U=E-Ir=8/3 V电阻电阻R3两端的电压两端的电压通过通过R4的总电量就是电容器的电量的总电量就是电容器的电量Q=CU=2.010-5 C第24页，本讲稿共31页7.小小张张同同学学将将一一直直流流电电源源的的总总功功率率PE、输输出出功功率率PR和和电电源源内内部部的的发发热热功功率率Pr随随电电流流 I 变变化化的的图图线线画画在在了了同同一一坐坐标标纸纸上上，如如右右图图中中的的 a、b、c 所所示示，则则下下列列判判断断正正确确的的是是 ()A.直线直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率B.曲线曲线 b 表示电源的输出功率表示电源的输出功率 C.电源的
16、电动势电源的电动势 E=3V.内电阻内电阻r=1D.电源的最大输出功率电源的最大输出功率Pmax=9W321P/W369I/A0acbA C解见下页解见下页第25页，本讲稿共31页321P/W369I/A0acb解：解：电源的总功率电源的总功率PE=IEI所以直线所以直线 a 表示电源的总功率表示电源的总功率电源内部的发热功率电源内部的发热功率Pr=I2rI2 所以曲线所以曲线 b 表示电源内部的发热功率表示电源内部的发热功率输出功率输出功率由直线由直线 a，E=P/I=9/3=3V 由曲线由曲线 b,r=Pr/I2=9/32=1 第26页，本讲稿共31页六、闭合电路的六、闭合电路的U-I 图
17、象图象 右右图图中中a为为电电源源的的U-I图图象象；b为为外外电电阻阻的的U-I 图图象象；a的的斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示内内阻阻大大小小；a与与纵纵轴轴的的交交点点坐坐标标表表示示电电源源的的电电动动势势；b的的斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示外外电电阻阻的的大大小小;两两者者的的交交点点坐坐标标表表示示该该电电阻阻接接入入电电路路时时电电路路的的总总电电流流和和路路端端电电压压；该该点点和和原原点点之之间的矩形的面积表示电源的输出功率；间的矩形的面积表示电源的输出功率；uO I Im iEU M（I，U）b aN 当两个斜率相等时（即内、外电当两个斜率相等时（即内、外电阻相等时阻
18、相等时)图中矩形面积最大，即输图中矩形面积最大，即输出功率最大（可以看出当时路端电出功率最大（可以看出当时路端电压是电动势的一半，电流是最大电压是电动势的一半，电流是最大电流的一半）。流的一半）。第27页，本讲稿共31页串联电路的特征：串联电路的特征：七、串、并联电路的基本特征七、串、并联电路的基本特征1.1.I=I1=I2=I3=U=U1+U2+U3+R=R1+R2+R3+第28页，本讲稿共31页并联电路的特征：并联电路的特征：2.I=I1+I2+I3+U=U1=U2=U3=I1R1=I2R2=I3R3=IR=U P1R1=P2R2=P3R3=PR=U2第29页，本讲稿共31页八、关于并联电路的五个推论：八、关于并联电路的五个推论：1、若、若R1=R2=Rn=r,则则R并并=r/n2、若只有、若只有R1、R2两个并两个并联电阻，则联电阻，则第30页，本讲稿共31页3、并联电路的总电阻小于任何支路的电、并联电路的总电阻小于任何支路的电阻。阻。4、并联电路的总电阻随支路的电阻的、并联电路的总电阻随支路的电阻的增加而增大，反之亦然。增加而增大，反之亦然。5、并联电路的总电阻随支路数的增、并联电路的总电阻随支路数的增加而减小，反之亦然。加而减小，反之亦然。第31页，本讲稿共31页