12.2閉合回路的歐姆定律（第二課時(shí)）主講人：2025年x月x日人教版（2019）高二年級物理必修3同步備課系列

1路端電壓與負(fù)載目錄CONTENTS2閉合電路動(dòng)態(tài)分析3功率與效率4兩種U－I圖像的對比4電阻表的原理01溫故知新內(nèi)電路外電路閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比，這個(gè)結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律。

E=IR+IrE=U外+U內(nèi)第一部分路端電壓與負(fù)載02問題探究外電路中的用電器叫負(fù)載,外電路的電勢降落叫路端電壓.負(fù)載U＝E－Ir由E=U外+U內(nèi)知你知道為什么多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗？02問題與思考電路中電源電動(dòng)勢E和內(nèi)阻r是一定的，根據(jù)“越并越小”，可知路端總電阻減少。根據(jù)

可知，電流增加。再根據(jù)U=E－Ir可知，路端電壓減少，所以變暗。這就解釋了節(jié)前“問題”欄目中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。接下來請觀看視頻解讀03兩種特殊電路U外=IR外=ER外+r?R外=E1+rR外1.外電路斷路時(shí):2.外電路短路時(shí):04電源的外部特性曲線(1)圖像的函數(shù)表達(dá)式②在橫軸上的截距表示電源的短路電流③圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。①在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢E。(2)圖像的物理意義UIOEI短θ斷路短路路端電壓U隨電流I變化的圖像r=005典例探究【典例1】電源的電動(dòng)勢為4.5V，外電阻為4.0Ω時(shí)，路端電壓為4.0V，(1)如果在外電路并聯(lián)一個(gè)6.0Ω的電阻，路端電壓是多少？(2)如果把一個(gè)6.0Ω的電阻串聯(lián)在外電路中，路端電壓又是多少？

第二部分閉合電路的功率與效率01閉合電路的功率和效率1．電源提供的功率：2．電源的輸出功率：3．電源內(nèi)阻上的熱功率：4.供電效率:對純電阻電路,電源的效率為:02電源的最大輸出功率ORPrPm5.電源最大輸出功率：輸出功率：P出=P-P內(nèi)=IE-I2r=IU外=I2R外（外電阻為純電阻電路）當(dāng)R=r時(shí),電源輸出功率最大,但效率只有百分之五十。03典例探究【典例2】如圖所示，電路中電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，滑動(dòng)變阻器阻值為R，閉合開關(guān)S。(1)當(dāng)滿足什么條件時(shí)，電源的輸出功率P出最大？P出最大值為多少？(2)當(dāng)電源的輸出功率最大時(shí)，電源的效率η也是最大嗎？為什么？03典例探究【解析】（1）電源的輸出功率R越大，效率η越高，當(dāng)R＝r時(shí)，即電源有最大的輸出功率，效率僅為50%。05典例探究拓展1

如圖所示，電路中E＝4V，r＝2Ω，定值電阻R0＝0.5Ω，滑動(dòng)變阻器阻值R的調(diào)節(jié)范圍為0～10Ω，當(dāng)滑片從最右端滑至最左端過程中。(1)當(dāng)R＝____，定值電阻R0消耗的功率最大；0(2)當(dāng)R＝________，電源的輸出功率P出最大，最大輸出功率Pm為_______。1.5Ω2W(3)當(dāng)R＝________，滑動(dòng)變阻器消耗的功率PR最大，滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率Pm′為________。2.5Ω1.6W05典例探究【解析】（1）R0是定值電阻，由P0＝I2R0知，當(dāng)I最大時(shí)，P0最大05典例探究（3）滑動(dòng)變阻器，是可變電阻，將R0和電源等效為一新電源，則新電源內(nèi)阻為R0＋r。當(dāng)R＝R0＋r＝2.5Ω時(shí)，PR最大，滑動(dòng)變阻器消耗的最大功率05典例探究拓展2

若拓展1中定值電阻R0＝4Ω，其他條件不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片從最右端滑至最左端過程中，當(dāng)R＝____，電源的輸出功率最大，最大輸出功率Pm為________(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。06方法總結(jié)：功率最大值的求解方法1.對定值電阻來說，通過其電流最大時(shí)功率也最大。2.電源的輸出功率在外電阻等于內(nèi)阻時(shí)最大，若不能相等，外電阻越接近內(nèi)阻，電源的輸出功率越大。3.如圖，求解滑動(dòng)變阻器阻值R2消耗的最大功率時(shí)，可把定值電阻R1等效為電源內(nèi)阻的一部分，則R2＝R1＋r時(shí)，滑動(dòng)變阻器上消耗的功率最大。閉合電路動(dòng)態(tài)分析第三部分01問題思考問題1：如圖甲所示的電路中，電源電動(dòng)勢為E，內(nèi)阻為r，R0為定值電阻，R1為滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，以下物理量將如何變化？(均選填“增大”或“減小”)【分析】①回路中的電流I

；②R0兩端電壓U0＝IR0

，內(nèi)電壓U內(nèi)＝Ir

；③路端電壓U外＝E－U內(nèi)

，R1兩端的電壓U1＝E－I(r＋R0)

。減小減小減小增大增大01問題思考問題2：如圖乙所示，若將R1并聯(lián)一定值電阻R2，其他條件不變，當(dāng)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向右滑動(dòng)時(shí)，R1與R2的并聯(lián)阻值R并

，電流表

示數(shù)

，R2所在支路的電流表

示數(shù)

，通過R1的電流

，

示數(shù)

，

示數(shù)

。增大減小增大減小增大增大02閉合電路動(dòng)態(tài)問題的分析方法1.程序法：遵循“局部—整體—局部”的思路，按以下步驟分析(如圖)：02閉合電路動(dòng)態(tài)問題的分析方法2.結(jié)論法——“串反并同”“串反”：是指某一電阻增大時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減??；某一電阻減小時(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大?！安⑼保菏侵改骋浑娮柙龃髸r(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。注意：此方法適用條件為電源內(nèi)阻不為零。3.極限法因滑動(dòng)變阻器滑片滑動(dòng)引起電路變化的問題，可將滑動(dòng)變阻器的滑片分別滑至兩個(gè)極端，使其電阻最大或電阻為零，畫等效電路圖分析各電學(xué)量的變化情況。03典例探究【典例4】(多選)在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng)時(shí)，四個(gè)理想電表的示數(shù)都發(fā)生變化，電表的示數(shù)分別用I、U1、U2和U3表示，電表示數(shù)的變化量分別用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。下列說法正確的是兩種U－I圖像的對比第四部分01問題思考問題：如圖所示，甲圖中定值電阻的阻值為R0，滑動(dòng)變阻器的阻值為R，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的a、b兩直線所示。(電表均為理想電表)(1)電壓表V1、V2的示數(shù)隨電流表示數(shù)的變化圖像應(yīng)分別為U－I圖像中的哪一條直線？【提示】電流增大，路端電壓減小，定值電阻R0的分壓增大，V1測量電阻R0兩端電壓，示數(shù)變化如b直線所示，V2測量路端電壓，示數(shù)變化如a直線所示。01問題思考問題：如圖所示，甲圖中定值電阻的阻值為R0，滑動(dòng)變阻器的阻值為R，滑動(dòng)變阻器的滑片從一端滑到另一端的過程中，兩電壓表的讀數(shù)隨電流表讀數(shù)的變化情況如圖乙中的a、b兩直線所示。(電表均為理想電表)(2)a、b直線的斜率分別表示什么？【提示】a直線斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻r的大小，b直線的斜率表示電阻R0的大小。(3)R取何值時(shí)，a、b直線相交？【提示】R＝0時(shí)，U1＝U2，a、b直線相交。02兩種U-I圖像1.定值電阻的U－I圖像與電源U－I圖像的區(qū)別項(xiàng)目定值電阻的U－I圖像電源的U－I圖像圖像的形狀

關(guān)系式U＝IRU＝E－Ir項(xiàng)目定值電阻的U－I圖像電源的U－I圖像圖像的物理意義表示導(dǎo)體的性質(zhì)，U與I成正比的前提是電阻R保持不變表示電源的性質(zhì)，電源的電動(dòng)勢和內(nèi)阻保持不變，外電路電阻R變化，才有U和I的變化圖像斜率的物理意義等于定值電阻R的阻值絕對值等于電源內(nèi)阻r1.定值電阻的U－I圖像與電源U－I圖像的區(qū)別02兩種U-I圖像2.定值電阻的U－I圖像與電源U－I圖像的交點(diǎn)坐標(biāo)的意義：如圖所示，電源和定值電阻的U－I圖線在同一個(gè)坐標(biāo)系中，兩條圖線的交點(diǎn)(1A，3V)的含義是：當(dāng)圖線A所示的外接電阻與圖線B所示的電源連接后，流過電阻的電流是1A，電阻兩端的電壓為3V；同時(shí)電源的輸出電流是1A，路端電壓為3V。電源的輸出功率P＝UI＝3W，其大小等于圖中兩條虛線與坐標(biāo)軸所圍的面積的數(shù)值。02兩種U-I圖像03典例探究【典例5】(多選)(2023·寶雞市高二期末)如圖所示，直線Ⅰ、Ⅱ分別是電源1與電源2的路端電壓隨輸出電流的變化而變化的特性圖線，曲線Ⅲ是一個(gè)小燈泡的U－I圖像。曲線Ⅲ與直線Ⅰ、Ⅱ交點(diǎn)的坐標(biāo)分別為P(5A,3.5V)、Q(6A，5V)。如果把該小燈泡分別與電源1、電源2連接，則下列說法正確的是A.電源1與電源2的內(nèi)阻之比是3∶2B.電源1與電源2的電動(dòng)勢之比是1∶1C.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡的電阻之比是21∶25D.在這兩種連接狀態(tài)下，小燈泡消耗的功率之比是7∶1003典例探究電阻表的原理第五部分01問題探究問題：已知電源電動(dòng)勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，小量程電流表的滿偏電流為Ig＝10mA，電流表內(nèi)阻Rg＝7.5Ω。(1)若用導(dǎo)線把A、B直接連起來，此時(shí)應(yīng)把可變電阻R1調(diào)為多少才能使電流表恰好滿偏？(2)調(diào)到滿偏后保持R1的值不變，在AB間接一個(gè)多大的電阻R0，才能使電流表指針指向刻度盤中間位置？01問題探究問題：已知電源電動(dòng)勢E＝1.5V，內(nèi)阻r＝0.5Ω，小量程電流表的滿偏電流為Ig＝10mA，電流表內(nèi)阻Rg＝7.5Ω。(3)保持R1的值不變，如果把任意電阻Rx接在A、B間，電流表讀數(shù)Ix與Rx的值有什么關(guān)系？(4)通過以上計(jì)算，你有何發(fā)現(xiàn)？【提示】Rx與Ix一一對應(yīng)，若把電流表的電流刻度都按Rx＝

－150(Ω)的規(guī)律轉(zhuǎn)換成電阻刻度，就可制成一個(gè)能直接測量電阻的儀器。02電阻表原理電阻表的測量原理是閉合電路歐姆定律，電阻表內(nèi)部電路與外部被測電阻Rx一起組成閉合電路。(1)紅、黑表筆短接，如圖甲所示，被測電阻Rx＝0時(shí)，調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R1，使電流表指針達(dá)到滿偏，有I＝Ig＝

＝

，這一過程叫_____

。滿偏電流Ig處可標(biāo)電阻大小為“

”。歐姆調(diào)零002電阻表原理(2)紅、黑表筆斷開，如圖乙所示，被測電阻Rx→∞，有I＝0，可以在I＝0處標(biāo)電阻大小為“

”。(3)當(dāng)Rx為0到∞之間某一數(shù)值時(shí)，如圖丙所示，Ix＝

＝

，每個(gè)Rx值都對應(yīng)一個(gè)電流值，在刻度盤上直接標(biāo)出與I值對應(yīng)的Rx值。(4)當(dāng)Rx＝

時(shí)，指針偏轉(zhuǎn)到表盤中間，有I＝

，此時(shí)Rx等于電阻表的

，稱為中值電阻。∞Rg＋R1＋r內(nèi)阻RΩ03典例探究【典例6】電阻表的工作原理圖如圖所示。(1)若表頭的滿偏電流為Ig＝500μA，干電池的電動(dòng)勢為1.5V，把靈敏電流表的電流刻度值對應(yīng)的電阻表電阻填在下表中：電流刻度0200μA300μA500μA電阻刻度∞____________________4.5×103Ω2×103Ω0(2)這只電阻表的總內(nèi)阻為________Ω，表針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的

時(shí)，待測電阻為________Ω。3000600003典例探究【解析】（1）對應(yīng)電流“0”刻度的電阻刻度為“∞”，對應(yīng)滿偏電流“500μA”刻度的電阻刻度為“0”，所以歐姆調(diào)零時(shí)，鞏固提升第六部分01小結(jié)閉合回路歐姆定律的應(yīng)用路端電壓與負(fù)載閉合電路的功率與效率閉合電路動(dòng)態(tài)分析兩種U－I圖像的對比電阻表的原理02課堂練習(xí)1.關(guān)于閉合電路，下列說法正確的是A.電源正負(fù)極被短路時(shí)，電流很小

B.電源正負(fù)極被短路時(shí)，路端電壓最大C.外電路斷路時(shí)，路端電壓為零

D.用電器增加時(shí)，路端電壓可能減小【答案】D【解析】電源正負(fù)極被短路時(shí)，外電路電阻為零，則電流很大，此時(shí)路端電壓為零；外電路斷路時(shí)，電路中電流為零，此時(shí)路端電壓等于電動(dòng)勢；用電器增加時(shí)，如用電器是并聯(lián)接入，則外電路電阻減小，電路中電流增大，內(nèi)電壓增大，則路端電壓減小。故選D。02課堂練習(xí)2.(多選)(2023·新疆烏魯木齊八一中學(xué)高二期末)某同學(xué)將一直流電源的總功率PE、輸出功率PR和電源內(nèi)部的發(fā)熱功率Pr隨電流I變化的圖線畫在了同一坐標(biāo)系上，如圖中的a、b、c所示，下列判斷正確的是A.直線a表示電源的PE－I圖線B.曲線c表示電源的PR－I圖線C.電源的電動(dòng)勢E＝4V，內(nèi)阻r＝2ΩD.電源的最大輸出功率Pmax＝2W02課堂練習(xí)【答案】ACD【解析】電源的總功率PE＝EI∝I，故PE－I圖線是直線，故A正確；輸出功率PR＝PE－Pr＝EI－I2r，應(yīng)為開口向下的曲線，故曲線b表示PR－I圖線；電源內(nèi)部的發(fā)熱

，功率Pr＝I2r，應(yīng)為開口向上的曲線，故曲線c表示Pr－I圖線，故B錯(cuò)誤；02課堂練習(xí)3.(2024·上海市高二期中)如圖所示，L1、L2是兩只完全相同的小燈泡，R為光敏電阻，當(dāng)光照越強(qiáng)時(shí)，阻值越小。開關(guān)S閉合后，隨著光照強(qiáng)度逐漸增大，兩燈的亮度變化情況A.L1逐漸變亮、L2逐漸變暗B.L1逐漸變亮、L2逐漸變亮C.L1逐漸變暗、L2逐漸變亮D.L1逐漸變暗、L2逐漸變暗02課堂練習(xí)【答案】C【解析】燈L1與光敏電阻并聯(lián)，然后與燈L2串聯(lián)，當(dāng)閉合開關(guān)S且逐漸增大光照強(qiáng)度時(shí)，光敏電阻阻值減小，則電路中總電阻減小，根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，電路中總電流將增大，內(nèi)阻分壓增大，路端電壓減小，而燈L2在干路，根據(jù)UL2＝I總RL，可知，燈L2兩端的電壓增大，路端電壓U＝UL2＋U