4. 閉合電路中局部電阻的變化而引起電流、電壓的變化是典型的電路的動態(tài)變化問題。

此類問題應(yīng)在明確各用電器或電表所對應(yīng)的電流、電壓的基礎(chǔ)上，按局部(R的變化)全局(I_總、U_端的變化)局部(U_分、I_分的變化)的邏輯思維進(jìn)行分析推理，使得出的每一個結(jié)論都有依據(jù)，這樣才能得出正確的判斷。

例2 如圖所示的電路中，若將滑動變阻器的滑動觸頭向b端滑動時，試判斷圖中八只表的示數(shù)將怎樣變化(各電表內(nèi)阻對電路的影響均不考慮)?

解析：　　 本題為“動態(tài)”分析問題，可用常規(guī)分析法逐步推出結(jié)論.

R₂的滑片向下滑動，R₂值變大，引起R_總變大.

由，可知總電流變小，即電流表A示數(shù)變小.

由U＝IR_總，可知端壓變大，即電壓表V示數(shù)變大.

由.可知I₄變大，即電流表A_A示數(shù)變大.

由I₁＝I↓－I₄↑，可知I₁變小，即電流表A₁示數(shù)變小.

由U₁＝I₁R₁可知U₁變小，即電壓表V₁示數(shù)變小.

由U₂＝U↑－U₁↓，可知U₂變大，即電壓表V₂示數(shù)變大.

由，可知I₃變大，即電流表A₃示數(shù)變大.

由I₂＝I₁↓－I₃↑，可知I₂變小，即電流表A₂示數(shù)變小.

例3 　　　 圖(a)為一個電燈兩端的電壓與通過它的電流的變化關(guān)系曲線.由圖可知。兩者不成線性關(guān)系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發(fā)生了變化的緣故.參考這根曲線回答下列問題(不計(jì)電流表和電池的內(nèi)阻).

(1)若把三個這樣的電燈串聯(lián)后，接到電動勢為12V的電源上，求流過燈泡的電流和每個燈泡的電阻.

(2)如圖(b)所示，將兩個這樣的燈并聯(lián)后再與10Ω的定值電阻串聯(lián)，接在電動勢為8V的電源上，求通過電流表的電流值以及每個燈的電阻值.

解析：(1)把三個這樣的電燈串聯(lián)后，每只電燈得到的實(shí)際電壓為.再在圖(a)上可以查到每只電燈加上4V的實(shí)際電壓時的工作電流為I＝0.4A.由此可以求出在此時每只電燈的實(shí)際電阻.

　(2)在圖(b)所示的混聯(lián)電路中，設(shè)每只電燈上的實(shí)際電壓和實(shí)際電流分別為U和I.在這個閉合電路中，電源電動勢值應(yīng)等于全電路電壓降之和，即E＝U+2IR₀，代值并整理得U＝8－20I.這是一個反映電路約束(因電路結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而必須滿足的電流、電壓關(guān)系)的直線方程，把該直線在圖(a)坐標(biāo)系中畫出，如圖所示.而在該坐標(biāo)系中原來就有一根反映元件約束(因元件即電燈的特點(diǎn)而必須滿足的電流和電壓關(guān)系)的曲線.這兩條曲線的交點(diǎn)所表達(dá)的電流I和電壓U，同時滿足了電路結(jié)構(gòu)和元件的要求，該元件實(shí)際上將工作在這個特定的電流和電壓上，我們可以把這一點(diǎn)稱作為該元件的“工作點(diǎn)”.現(xiàn)在我們可以在圖上查出該工作點(diǎn)為U＝2V，I＝0.3A.這樣，我們就可以求出此時每只燈泡的實(shí)際電阻.

當(dāng)堂達(dá)標(biāo)

3.閉合電路中的電功率和電源的效率

閉合電路的歐姆定律就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在閉合電路的反映.

由E=U+U′可得

EI=UI+U′I或EIt=UIt+U′It

(1)電源的總功率：P=EI=I(U+U′)

若外電路是純電阻電路，還有P=I²(R+r)=

(2)電源內(nèi)部消耗的功率：P_內(nèi)=I²r=U′I=

(3)電源的輸出功率：P_出=P_總-P_內(nèi)=EI-I²r=UI

若外電路為純電阻電路，還有P_出=I²R

(4)電源的效率：(最后一個等號只適用于純電阻電路)

電源的輸出功率，可見電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為。

2.路端電壓與電流的關(guān)系

閉合電路歐姆定律可變形為U=E-Ir，E和r可認(rèn)為是不變的，由此可以作出電源的路端電壓U與總電流I的關(guān)系圖線，如圖所示.依據(jù)公式或圖線可知：

(1)路端電壓隨總電流的增大而減小

(2)電流為零時，即外電路斷路時的路端電壓等于電源電動勢E.在圖象中，U-I圖象在縱軸上的截距表示電源的電動勢

(3)路端電壓為零時，即外電路短路時的電流I=.圖線斜率絕對值在數(shù)值上等于內(nèi)電阻

(4)電源的U-I圖象反映了電源的特征(電動勢E、內(nèi)阻r)

例1 如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號的定值電阻的伏安特性曲線．若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0Ω，則這只定值電阻的阻值為______Ω�，F(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時是_______W。

解析：由圖象可知蓄電池的電動勢為20V，由斜率關(guān)系知外電阻阻值為6Ω。用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2Ω，因此輸出功率最大為50W。

1.路端電壓U隨外電阻R變化的討論

電源的電動勢和內(nèi)電阻是由電源本身決定的，不隨外電路電阻的變化而改變，而電流、路端電壓是隨著外電路電阻的變化而改變的：

有：

(1)外電路的電阻增大時，I減小，路端電壓升高；

(2)外電路斷開時，R=∞，路端電壓U=E;

(3)外電路短路時，R=0，U=0，I= (短路電流)，短路電流由電源電動勢和內(nèi)阻共同決定，由于r一般很小，短路電流往往很大，極易燒壞電源或線路而引起火災(zāi).

3.電動勢和電壓：斷路時的路端電壓　　　　　　　 電源電動勢；閉合電路中，電動勢等于　　　　　 電勢降落之和。

同步導(dǎo)學(xué)

2.閉合電路的電流跟電源電動勢成　　　　　　　　 ，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成　　　　　　　 。這個結(jié)論叫做閉合電路歐姆定律。

通過本節(jié)課教學(xué)，加強(qiáng)對科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，通過探究物理規(guī)律培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。

學(xué)習(xí)重點(diǎn)

推導(dǎo)閉合電路歐姆定律，應(yīng)用定律進(jìn)行有關(guān)討論。

學(xué)習(xí)難點(diǎn)

路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

自主學(xué)習(xí)

1.內(nèi)、外電路：　　　　 、導(dǎo)線組成外電路，　　　　 是內(nèi)電路。在外電路中，沿電流方向電勢　　　　　 。

2、通過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實(shí)際問題，培養(yǎng)運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。

1、通過演示路端電壓與負(fù)載的關(guān)系實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)利用“實(shí)驗(yàn)研究，得出結(jié)論”的探究物理規(guī)律的科學(xué)思路和方法。

5、理解閉合電路的功率表達(dá)式，知道閉合電路中能量的轉(zhuǎn)化。