1、第二章 直流电路,习题课：闭合电路欧姆定律的应用,学习目标 1.知道电路中闭合电路的功率关系，会计算闭合电路的功率. 2.会利用闭合电路欧姆定律进行含电容器电路的分析与计算. 3.知道短路与断路，并会在闭合电路中进行故障分析.,内容索引,题型探究,达标检测,1,题型探究,一、闭合电路的功率,1.电源的总功率：P总EI；电源内电阻消耗的功率P内U内II2r；电源输出功率P出U外I. 2.对于纯电阻电路，电源的输出功率P出I2R( )2R ，当Rr时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm .电源输出功率随外电阻 变化曲线如图1所示.,图1,例1 如图2所示，电路中E3 V，r0.5 ，R01.
2、5 ，变阻器的最大阻值为10 . (1)在变阻器的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？,图2,答案,解析,此种情况可以把R0归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率. 即当RrR02 时，R消耗功率最大为：,(2)在变阻器的阻值R为多大时，定值电阻R0上消耗的功率最大？最大为多大？,答案,解析,定值电阻R0上消耗的功率可以表示为：PI2R0，因为R0不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R0时，R0上消耗的功率最大：,功率最大值的求解方法 1.流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大. 2.对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大.
3、 3.电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大.,例2 如图3所示，线段A为某电源的UI图线，线段B为某电阻的UI图线，以上述电源和电阻组成闭合电路时，求： (1)电源的输出功率P出为多大？,答案,解析,4 W,图3,根据题意从A的图线可读出E3 V， 从B图线中可读出外电阻R1 . 由闭合电路欧姆定律可得 I 2 A， 则电源的输出功率 P出I2R4 W，P内I2r2 W， 电源的总功率P总IE6 W， 故电源的效率 66.7%.,(2)电源内部损耗的电功率是多少？,答案,2 W,图3,(3)电源的效率为多大？,答案,66.7%,二、电路的动态
4、变化和故障分析,例3 如图4所示，电灯L的规格为“4 V 1 W”，滑动变阻器R的总电阻为50 .当滑片P滑至某位置时，L恰好正常发光，此时理想电流表示数为0.45 A.由于外电路发生故障，电灯L突然熄灭，此时理想电流表示数变为0.5 A，理想电压表示数为10 V.若导线连接完好，电路中各处接触良好.试问：,图4,(1)发生的故障是短路还是断路？发生在何处？,答案,解析,断路 电灯L,电路发生故障后，电流表读数增大，路端电压UU2I2R2也增大，因此外电路总电阻增大，在外电路某处一定发生了断路.由于理想电流表有读数，R2不可能断路，理想电压表也有读数，滑动变阻器R也不可能断路，因此，只可能是电
5、灯L发生断路.,(2)发生故障前，滑动变阻器接入电路的阻值为多大？,答案,解析,20 ,(3)电源的电动势和内阻为多大？,答案,解析,5 12.5 V,根据闭合电路欧姆定律EUIr， 故障前E9(0.450.25)r，故障后E100.5r，得r5 ，E12.5 V.,1.分析闭合电路动态问题的一般顺序是：某元件电阻的变化R总、I总、 U内、U外的变化固定元件的电压、电流变化变化元件(电路)的电压、电流变化. 2.当电路短路时可以理解为电阻减小，当电路断路时，可以理解为该部分电阻增大(增大到无穷大).,三、含电容器电路的分析与计算,1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电
6、阻上无电压降，因此电容器两极间的电压就等于该支路两端的电压. 2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极间的电压与其并联电阻两端的电压相等. 3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电.如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电.,例4 如图5所示，电源电动势E10 V，内阻可忽略，R14 ，R26 ，C30 F，求： (1)S闭合后，稳定时通过R1的电流；,图5,答案,解析,1 A,S闭合后，电路稳定时，R1、R2串联，易求I 1 A.,(2)S原来闭合，然后断开，这个过程中流过R1的总电荷量.,答案,解析,1.2104 C,S闭合时，
7、电容器两端电压UCU2IR26 V，储存的电荷量QCUC.S断开至达到稳定后电路中电流为零，此时UCE，储存的电荷量QCUC.很显然电容器上的电荷量增加了QQQCUCCUC1.2104 C.电容器上电荷量的增加是在S断开以后才产生的，这只有通过R1这条电路实现，所以流过R1的电荷量就是电容器带电荷量的增加量.,分析电容器电荷量变化的方法 1.首先确定电路的连接方式及电容器和哪部分电路并联. 2.根据欧姆定律求并联部分的电压即为电容器两极板间的电压. 3.最后根据公式QCU或QCU，求电荷量及其变化量.,针对训练 如图6所示电路中，电源电动势E9 V，内阻r2 ，定值电阻R16 ，R210 ，R
8、36 ，电容器的电容C10 F. (1)保持开关S1、S2闭合，求电容器所带的电荷量；,答案,解析,3105 C,图6,保持开关S1、S2闭合，则电容器两端的电压UCUR1 6 V3 V. 电容器所带的电荷量为QCUC101063 C3105 C.,(2)保持开关S1闭合，将开关S2断开，求断开开关S2后流过电阻R2的电荷量.,答案,解析,6105 C,保持开关S1闭合，将开关S2断开后，电路稳定时电容器两端的电压等于电源电动势，此时电容器上的电荷量QCE101069 C9105 C，而流过R2的电荷量等于电容器C上电荷量的增加量QR2QQQ9105 C3105 C6105 C.,达标检测,2
9、,1.如图7所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关， 与 分别为电压表与电流表.初始时S0与S均闭合，现将S断开，则 A. 的读数变大， 的读数变小 B. 的读数变大， 的读数变大 C. 的读数变小， 的读数变小 D. 的读数变小， 的读数变大,答案,解析,1,2,3,图7,4,将S断开，则电路的总电阻变大，总电流变小，由UEIr知，路端电压变大，故电压表的示数变大；R1两端的电压IR1变小，则R3两端的电压变大，流过R3的电流变大，电流表的示数变大.选项B正确.,1,2,3,4,A.该定值电阻为6 B.该电源的电动势为20 V C.将2只这种电阻串联作为外电
10、阻，电源输出功率最大 D.将3只这种电阻并联作为外电阻，电源输出功率最大,2.如图8所示，图线a是某一电源的UI曲线，图线b是一定值电阻的UI曲线.若将该电源与该定值电阻连成闭合电路，已知该电源的内阻r2.0 ，则下列说法错误的是,答案,图8,1,2,3,4,A.R接到电源a上，电源的效率较低 B.R接到电源b上，电源的输出功率较大 C.R接到电源a上，电源的输出功率较大，电源效率较高 D.R接到电源b上，电源的输出功率较小，电源效率较高,3.电源的效率定义为外电路电阻消耗的功率与电源的总功率之比，如图9所示，直线A为电源a的路端电压与电流的关系图线，直线B为电源b的路端电压与电流的关系图线.
11、直线C为电阻R两端的电压与电流的关系图线，将这个电阻R分别接到a、b两电源上，那么,图9,1,2,3,4,答案,解析,电源的效率 由题中图像可知A与C交点处电压大于B与C交点处电压，则R接到电源a上效率较高；电源输出功率PUI，由题中图像易得R接到电源a上输出功率较大，A、B、D错误，C正确.,1,2,3,4,4.阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图10所示电路.开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1；闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2.Q1与Q2的比值为,图10,1,2,3,4,答案,解析,S断开时等效电路图如图甲所示.,1,2,3,4,甲,乙,本课结束,