100分高分求解闭合电路欧姆定律~

是不是我的解法有问题?好复杂,根本解不来~求助啊~

一、内容概述:
1、电源:
把其他形式的能转化为电能的装置。

2、电源的电动势
(1)物理意义:
反映不同电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。

(2)大小:
电源电动势的大小是由电源本身决定的,与外电路无关,通常我们认为电源的电动势是个定值,不随外电路的变化而变化。

1)电源的电动势在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。

2)在闭合电路中,电源的电动势等于内、外电路上的电压之和,即。

3)电动势是个标量,为了应用上方便起见,也规定了方向,由负极通过电源内部到达正极的方向就是电源电动势的方向,即在电源内部电势升高的方向。

3、闭合电路欧姆定律
(1)内容:
闭合电路里的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。

(2)公式:

4、路端电压与外电阻的关系
(1)当外电阻R增大时,根据可知,电流I减小(ε和r为定值),内电压Ir减小,根据U=ε-Ir可知路端电压U增大。

特例:当外电路断开时,R=∞,I=0,Ir=0,U=ε。

(2)当外电阻R减小时,根据可知,电流I增大,内电压Ir增大,根据U=ε-Ir可知路端电压U减小。

特例:当外电阻R=0(短路)时,,内电压Ir=ε,路端电压U=0。

二、重难点问题:
1、电动势与电压的区别:
电动势是对电源而言的,它描述移送单位电量时非静电力做功的多少,即移送1库电量时其他形式的能转化为电能的多少。

电压是对某一段电路而言的,它描述在这段电路中移送单位电量时电场力做功的多少,即移送1C电量时电能转化为其他形式能的多少。

两者是截然不同的物理量,万勿混淆,顺便指出,从能量转化观点来说,电势差、电压、电压降、电压损失等,都表示电场力移送单位电量时电能转化为其他形式能的多少,只不过是几种形式不同的说法而已,习惯上在静电学中常用“电势差”的说法;在电路问题中常用“电压”的说法;在串联分压电路中,常把分压电阻上的电压叫做“电压降”;在远距离输电问题中,输电导线上的电压是没有利用价值的,常叫做“电压损失”。

2、在理解和应用全电路欧姆定律时,应注意以下几点:
(1)从能量转化观点看,闭合电路中同时进行着两种形式的能量转化:一种是把其他形式的能转化为电能,另一种是把电能转化为其他形式的能。设一个正电荷q,从正极出发,经外电路和内电路回转一周,则在内、外电路上能量的转化情况如下:

在外电路中,正电荷q是在电场力作用下克服外电阻的阻碍,从正极移向负极的,在此过程中电场力推动电荷做了功。设外电路的路端电压为U,那么正电荷由正极经外电路移送到负极的过程中,电场力所做的功为W外=qU,于是必有量值为qU的电能转化为其他形式的能量(如化学能、机械能等)。

在内电路中,若电源电动势为ε,在电源内部依靠非静电力把电量为q的正电荷从负极移送到正极的过程中,非静电力做的功为W非=qε,于是有量值为qε的其他形式的能(化学能、机械能等)转化为电能,同时,由于电源内部有内电阻,电流通过内电路时,在内电阻上有内电压U',正电荷q通过内电路由负极附近移到正极附近的过程中,仍需依靠电场力的作用克服内电阻的阻碍而做功,使电荷q的一部分电势能转化为内能。

由于电荷q从正极出发,经过外电路和内电路回转一周,回到正极时,电势能不变,因此,根据能量转化和守恒定律,在闭合电路中,由于电场力移送电荷做功,使电能转化为其他形式的能(qU+qU'),应等于在内电路上由于非静电力移送电荷做功,使其他形式的能转化成的电势能(qε),因而qε=qU+qU',即ε=U+U'。

若外电路为纯电阻R,内电路的电阻为r,闭合电路中的电流强度为I,则U=IR,U'=Ir,代入上式即得闭合电路欧姆定律的表达式为。

可见闭合电路欧姆定律是能的转化和守恒定律的必然结果。

(2)在一段部分电路中形成电流的条件是电路两端存在电压,部分电路欧姆定律揭示了某部分电路中的电流强度跟这部分电路的电压和电阻的关系。在闭合电路中形成电流的条件是电路中有电源,闭合电路欧姆定律揭示了闭合电路中的电流强度跟电源电动势和电路总电阻的关系。闭合电路欧姆定律的适用条件跟部分电路欧姆定律一样,都是只适用于金属导电和电解液导电。

(3)在解答闭合电路问题时,部分电路欧姆定律和全电路欧姆定律经常交替使用。这就要求我们认清研究对象是全电路还是某一段电路,是这一段电路还是另一段电路,以便选用对应的欧姆定律,并且要注意每一组物理量(I,U,或I,ε,R,r)的对应关系是对同一研究对象的,不可“张冠李戴”。

三、典型例题:
例1、如图为测量内、外电路电压的实验装置。图中电压表V和V'测量的分别是什么电压?若电压表V的示数为0.9V,电压表V'的示数为0.2V,则电源的电动势是多少?若移动变阻器的滑键,当电压表V的示数减小时,电压表V'的示数如何变化?

分析与解答:
电压表V测量的是外电路上的电压(也叫路端电压),电压表V'测量的是内电路上的电压,该电源的电动势为ε=U+U'=0.9+0.2=1.1(V)。

根据U'=ε-U可知,当外电压U减小时,内电压U'增大。

例2、在如图所示电路中,R1=0.8Ω,R3=6Ω,滑动变阻器的全值电阻R2=12Ω,电源电动势ε=6V,内阻r=0.2Ω,当滑动变阻器的滑键在变阻器中央位置时,闭合电键S,电路中的电流表和电压表的读数各是多少?

分析与解答:
由图可以看出,R2与R3并联后,与R1串联,组成外电路,外电路的总电阻为:


根据全电路欧姆定律,电路中的总电流强度为。

即电流表A1的读数为1.5A。

再研究R2与R3组成的并联电路,根据部分电路欧姆定律,并联部分的电压为
=1.5×3=4.5(V)。

即电压表V2的读数为4.5V。

再研究含有R2的支路,根据部分电路欧姆定律,通过R2的电流强度为。

即电流表A2的读数为0.75A。

电压表V1测量电源的路端电压,根据ε=U外+U内得U1=ε-Ir=6-1.5×0.2=5.7(V)。

即电压表V1的读数为5.7V。

思考1:
在上图所示电路图中,若已知R3=4.8Ω,滑动变阻器的全值电阻R2=12Ω,ε=6V,r=0.2Ω;当变阻器的滑键在中央位置时,闭合S,电流表A2的读数为0.4A,这时电流表A1和两电压表的读数各是多少?R1的阻值多大?

提示:
因为内、外电路中只要有一个电阻值未知,就不能用闭合电路欧姆定律求电路中的总电流强度,所以此题须用已知的某一部分电路中的电流强度和相应的电压,根据部分电路欧姆定律或串并联电路的规律求总电流强度,然后再求其他物理量,此题答案是0.9A,5.82V,2.4V,3.8Ω。

思考2:
在上图所示电路中,若已知电流表A2读数为0.4A,ε=6V,r=0.2Ω,R1=0.8Ω,R3=6Ω;当S闭合时,电流表A1和两电压表的读数各是多少?变阻器R2的使用阻值是多少?

提示:
由于R2的使用阻值未知,所以不可能用全电路欧姆定律求总电流强度,因为I3和R2均为未知量,所以也不能用串并联电路的规律求总电流强度,再从内电路看,因为路端电压U1未知,所以也不能从内电路求总电流强度,此题须另辟新途径:运用部分电路欧姆定律、全电路欧姆定律和串并联电路规律列出联立方程求解。此题答案是:1.2A,5.76V,4.8V,12Ω。

从该题及其变换已知条件的两个思考题的解答过程可以看出,解答闭合电路问题的一般规律是:
(1)首先要认清外电路上各元件的串并联关系,必要时,应进行电路变换,画出等效电路图。

(2)解题关键是求总电流强度I,求总电流的具体方法是:若已知内外电路上所有电阻的阻值和电源电动势,可用全电路欧姆定律()直接求出I;若内外电路上有一个或多个电阻值未知,可利用某一部分电路的已知电流和电压求总电流强度I;当以上两种方法都行不通时,可以应用联立方程求出I。

(3)求出总电流强度后,再根据串并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流强度。

四、巩固练习:
1、关于电源电动势的说法,正确的是:( )
A、非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功等于电源的电动势
B、电场力把正电荷从电源正极移送到负极所做的功等于电源电动势
C、电源把其它形式的能转化为电能越多电动势就越高
D、电源电动势一定等于路端电压

答案:A

解析:
电源电动势是表征电源特性的物理量,其数值上等于非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功,即反映了在两极间移动单位电荷时把其它形式的能转化成电能的大小,电动势数值上等于外电路断开时两极间的电压,或者在外电路接通时,内外电路上电压之和。

2、如图所示的电路中,当滑动变阻器的滑片向上滑动时:( )
A、MN间电压减小
B、MN间电压不变
C、通过R2的电流减少
D、通过滑动变阻器的电流减小

答案:D

解析:
当P向上滑动时,滑线变阻器电阻R增大,回路中总电流减小,由ε=I(R1+r+R并)=I(R1+r)+UMN有MN间电压增大,对电阻R2有知I2增大,而R2和R并联,通过R的电流减小,故选D。

3、在如图所示的电路中,当滑线变阻器的滑动触点向b端移动时:( )
A、伏特表V的读数增大,安培表A的读数减少
B、伏特表V和安培表A的读数都增大
C、伏特表V和安培表A的读数都减少
D、伏特表V的读数减少,安培表A的读数增大

答案:A

解析:
滑动变阻器触点向b移动时,R3增大,这时总外阻增大,总电流减小,由ε=U+Ir,路端电压U增大,即伏特表V的读数增大;由于总电流减小, R1两端的电压减小,而路端电压U增大,所以降在R2两端的电压增大,其通过的电流增大,所以流过R3的电流减少,即安培表A读数变小,A对。

4、如图所示,电路中电源电动势为ε,内电阻为r,当滑动变阻器的滑片P从滑线变阻器R的中点位置向左滑动时,小灯泡L1、L2、L3亮度变化情况是:( )
A、L1灯变亮,L2灯变暗,L3灯变亮
B、L1灯变暗,L2灯变亮,L3灯变暗
C、L1、L2两灯都变亮,L3灯变暗
D、L1、L2两灯都变暗,L3灯变亮

答案:A

解析:
滑动变阻器触头向左滑动时,R增大,由功率P=I2R=有:
(1)L3灯两端电压为路端电压U,R总增大,I总减小,由ε=U+Ir有U增大,L3灯变亮;
(2)L2灯与R、L1并联的电阻串联,路端电压U增大,I3增大,而I总减小,所以该支路电流减小,L2灯变暗;
(3)L2灯与R、L1并联的电阻串联,该支路电流减小,降在R2的电压减小,而路端电压U增大,L1灯与R并联电压增大,L1灯变亮;A对。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2009-12-01
其实,闭合电路欧姆定律很简单
有老师说要把干路上的常值电阻看成内阻(就像你在电路图上圈的那样),但我认为若是把电源拆成电动势和内阻两部分就可以了,把内阻作为一个常值电阻放在干路上,其他的不动,就回到了原来的欧姆定律上去了,也就好理解了(唯一要注意的就是接在电源两端的电压表,一定要把内阻r和电动势放在电压表同一侧,千万不能把内阻两端的电压也算到端压里去)……

这题嘛,1 先是R1与R5并联后与R、R4串联,电流表测R1电流
2 然后R2……………………………………… R2……
3 最后R3……………………………………… R3……
根据上面的1、2的关系列出式子,r和E自然就出来了,再用3的关系列式,R3就出来了
第2个回答  2009-11-30
将电源E,内阻r0,外电阻R4、R5看做一个等效电源,其电动势为E,内阻为r
E=(r+R1)I1 (式1)
E=(r+R2)I2 (式2)
将R1=10,I1=1;R2=18,I2=0.6 带入求出
E=12V
r=2Ω
E=(r+R3)I3
R3=118Ω

(合理简化研究对象,没有让求R4、R5,可以避开不求)本回答被提问者采纳
第3个回答  2009-12-01
对哦,本来认为118是错的,因为我觉得R5是不可以算作内阻的。但是后来看了刀锋天使的答案,他的算法没问题,结果也是正确的,现在想通了,R5也可以算作电源的内阻,因为R5与R1、R2、R3并联,S不管与哪个相连,电阻是一直变化的,而如果没有R5,那边的电阻也是变化的,所以这题有R5和没有R5答案都是一样的。不知道这样讲你能不能看懂。如果不懂就按照刀锋天使的算法算吧。 参照你的另一个提问http://zhidao.baidu.com/question/127454649.html#here
第4个回答  2009-11-30
你想到了等效内阻的问题,但不妨把E,4,5看作电动势固定,内阻固定的等效电源.注意到问题与左边具体数值没关系
分别设电源电动势为E0,内阻R0
E0=(R0+R1)I1
E0=(R0+R2)I2
E0=(R0+R3)I3
代入R1,R2.I1,I2的值,解二元一次方程得到E0,R0
代入第三个,可得R3.
抱歉没详解,我相信这足够了
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