2020_2021学年高中物理第4章闭合电路欧姆定律和逻辑电路章末综合提升学案鲁科版选修3_1.doc

PAGE 8 - 闭合电路欧姆定律和逻辑电路 [体系构建] [核心速填] 一、闭合电路中的基本概念 1．电动势 (1)大小：电源的电动势在数值上等于电源没有接入外电路时两极间的电压。电源电动势用符号E表示，单位与电压相同，为伏特，符号为V。 (2)意义：电源电动势是描述电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。它是电源的特征量，只与电源本身的因素有关。 2．电源的有关功率和电源的效率 (1)电源的总功率：P总＝IE＝I(U内＋U外)。 (2)电源的输出功率：P出＝IU外。 (3)电源内部的发热功率：P′＝I2r。 (4)电源的效率：η＝ eq \f(P出,P总)＝ eq \f(U外,E)，对于纯电阻电路η＝ eq \f(R,R＋r)＝ eq \f(1,1＋\f(r,R))。 二、闭合电路欧姆定律 1．闭合电路组成 (1)外电路：电源外部由用电器和导线组成的电路，在外电路中，沿电流方向电势降低。 (2)内电路：电源内部的电路，在内电路中，沿电流方向电势升高。 2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：流过闭合电路的电流与电路中电源的电动势成正比，与电路中内、外电阻之和成反比。 (2)公式：I＝ eq \f(E,R＋r)。(适用于纯电阻电路) (3)常用的变形公式 公式：E＝U外＋U内或U＝E－Ir。(适用于任何电路) 三、路端电压与外电阻的关系 1．路端电压与电流的关系公式：U＝E－Ir。 2．路端电压与外电阻的关系：根据U＝IR＝ eq \f(E,R＋r)×R＝ eq \f(E,1＋\f(r,R))可知，当R增大时，路端电压U增大，当R减小时，路端电压U减小。 四、输出功率和外电阻的关系 在纯电阻电路中，电源的输出功率为 P＝I2R＝ eq \f(E2,（R＋r）2)R＝ eq \f(E2,（R－r）2＋4Rr)R＝ eq \f(E2,\f(（R－r）2,R)＋4r)。 (1)当R＝r时，电源的输出功率最大，Pm＝ eq \f(E2,4r)。 (2)当R＞r时，随着R增大，P减小。 (3)当R＜r时，随着R增大，P增大。 闭合电路的动态分析问题 1.引起电路特性发生变化的三种情况 (1)滑动变阻器滑片位置的改变，使电路的电阻发生变化。 (2)开关的闭合、断开或换向(双掷开关)使电路结构发生变化。 (3)非理想电表的接入使电路的结构发生变化。 2．动态分析的常见思路 由部分电路电阻变化推断外电路总电阻R外的变化，再由闭合电路的欧姆定律I总＝ eq \f(E,R外＋r)讨论干路电流I总的变化，最后再根据具体情况分别确定各元件上其他量的变化情况。 3．常用三种分析方法 (1)程序法：“部分→整体→部分” ①由局部电阻变化判断总电阻的变化。 ②由I＝ eq \f(E,R＋r)判断总电流的变化。 ③根据U＝E－Ir，判断路端电压的变化。 ④由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路电压及电流的变化。 以上分析可形象表示为 R局 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→R总 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))→I总 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(减小,增大))→U外 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(增大,减小))? eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(I局,U局)) (2)结论法——“并同串反” “并同”是指：某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 “串反”是指：某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 (3)极值法 对含有可变电阻的电路，当可变电阻的阻值变化而导致电路出现动态变化时，可将可变电阻的阻值推到极端(0或最大)，然后对电路加以分析从而得出正确结论。 【例1】　在如图所示的电路中，当变阻器R3的滑片P向B端移动时(　　) A．电压表示数变大，电流表示数变小 B．电压表示数变小，电流表示数变大 C．电压表示数变大，电流表示数变大 D．电压表示数变小，电流表示数变小 B　[方法一：程序法 基本思路：局部→整体→局部，即从阻值变化的电路入手，由串、并联规律判断知R总的变化情况，再由闭合电路欧姆定律判断知I总和U外的变化情况，最后再由部分电路欧姆定律确定电路各部分电压和电流的变化情况。 当R3的滑片P向B端移动时，有R3↓→R外↓→R总↓→I总＝ eq \f(E,R总)↑→U内＝I总r↑→U外＝(E－U内)↓，即电压表示数减小；I总↑→UR1＝I总R1↑→UR2＝(U外－UR1)↓→IR2＝ eq \f