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广东省河源市龙川县第一中学高中物理选修3-1 第二章 课件 2.3 研究闭合电路


第三节

研究闭合电路
++++ E - - - -

图1中的小灯泡只能瞬间发光,而图2中的小灯泡能持续发光。因为 图1中的电流无法形成闭合回路,而图2中的电流能形成闭合回路。

在电池的内部,由于发生化学反应,所以电流能从电池的负极流向 正极,这相当于在电池内部产生一个由负极指向正极的电势差,在 电学中,我

们把这个等效的电势差称作电动势,用符号E表示。

一、电动势
1、物理意义:是反映电源把其他形式能转化为电能的

本领的物理量,只由电源本身结构特性决定。

2、电动势是标量,但有方向,在电源内部由负极指向正极。

3、数值大小:

①当电路断路时,E在数值上等于电源正负两极间电压 (电源正负两极间电压也叫外电压,或叫路端电压。)。

(由于电源内部有电动势,所以电源正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,当电源两极的电 势差等于电源的电动势时,电源处于一个稳定的状态,其内部没有电荷做定向移动。此时 内电压为零。当电源接通时,由于要维持电荷由电源的负极向正极的定向移动,所以电源 两极间的电势差小于电源的电动势,此时内电压等于电动势与电源两极的电势差的差值。)

②当电路接通时,E在数值上等于外电压和内电压之和。

二、闭合电路的欧姆定律
1、推导过程: E=U内+ U外 I=E/(R+r) 2、内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电 3、表达式: E ? IR ? Ir
E I? R?r

路的电阻之和成反比,这个结论叫做闭合电路欧姆定律。

由于电源的E和r不变,由上式可知,电路中的电流I 随外电阻R的增大而减小。

4、适用条件: 只适用于纯电阻电路

三、路端电压U跟外电阻R的关系:
ER E U ? IR ? ? R ? r 1? r R

结论:外电阻R越大,路端电压越大。

观察与思考:在图 2-3-4 中,当接入电路的灯泡逐渐增加 时,灯泡的亮度如何变化?为什么?
当接入电路的灯泡逐渐增加时,灯泡的亮度越来越暗。因为接入电 路的灯泡越多,外电阻越小,路端电压越小,所以灯泡越暗。
※两个特例:

(1)外电路断路时 (2)外电路短路时

R ? ?,I ? 0,E ? U端
R ? 0,I ? E / r,U 端 ? 0

四、路端电压U跟电流I的关系:

U ? E ? Ir
1、图象的物理意义: ①纵轴截距表示电源的电动势E. ②横轴截距表示电源的短路电流

I短 ? E / r
③图象斜率的绝对值表示电 源的内阻,内阻越大,图 线倾斜得越厉害.

2、U-I图象的应用:

①求电源的电动势E、r、I短;
②求任一状态下外电阻R; ③已知外阻确定路端电压U和电流I。

五、电路动态变化问题:
例1:如图所示,当滑线变阻器的滑动触点向b移动时( A、伏特表V的读数增大,安培表A的读数减少 B、伏特表V的读数增大,安培表A的读数增大 C、伏特表V的读数减少,安培表A的读数减少 D、伏特表V的读数减少,安培表A的读数增大

A

)

【例2】如图10-3-5所示电路,当滑动变阻器的滑片P向上移动时, 判断电路中的电压表、电流表的示数如何变化?

【解析】先认清电流表A是测量R3中的电流,电压表V2测量R2和R3并联的电 压,电压表V1测量路端的电压.再利用闭合电路欧姆定律判断主干上的一 些物理量的变化:P向上滑,R3的有效电阻增大,外电阻R外增大,干路电 流I减小,路端电压U增大,则电压表V1示数增大,再进行分支上的分析: 由I减小,知内电压U′和R1两端电压U1减小, 由U外增大知R2和R3并联的电压U2增大——判断出电压表V2示数增大,由U2 增大和R3有效电阻增大,无法确定电流表A表示数如何变化,这就要从另 一条途径去分析:由电压表V2示数增大知通过R2的电流I2增大,而干路电 流I减小,所以R3中的电流减小,即电流表A示数减小.

练习、如图所示的电路中,电源的电动势E和内电阻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,则( A ) A.电灯L更亮,安培表的示数减小 B.电灯L更亮,安培表的示数增大 C.电灯L变暗,安培表的示数减小 D.电灯L变暗,安培表的示数增大
A

a

R1

b

R2


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