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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變化問題。

此類問題應在明確各用電器或電表所對應的電流、電壓的基礎上，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)的邏輯思維進行分析推理，使得出的每一個結論都有依據，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將怎樣變化(各電表內阻對電路的影響均不考慮)?

解析：　　 本題為“動態”分析問題，可用常規分析法逐步推出結論.

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示數變小.

由U＝IR_總，可知端壓變大，即電壓表V示數變大.

由.可知I₄變大，即電流表A_A示數變大.

由I₁＝I↓－I₄↑，可知I₁變小，即電流表A₁示數變小.

由U₁＝I₁R₁可知U₁變小，即電壓表V₁示數變小.

由U₂＝U↑－U₁↓，可知U₂變大，即電壓表V₂示數變大.

由，可知I₃變大，即電流表A₃示數變大.

由I₂＝I₁↓－I₃↑，可知I₂變小，即電流表A₂示數變小.

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系曲線.由圖可知。兩者不成線性關系，這是由于焦耳熱使燈絲的溫度發生了變化的緣故.參考這根曲線回答下列問題(不計電流表和電池的內阻).

(1)若把三個這樣的電燈串聯后，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后再與10Ω的定值電阻串聯，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后，每只電燈得到的實際電壓為.再在圖(a)上可以查到每只電燈加上4V的實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際電阻.

　(2)在圖(b)所示的混聯電路中，設每只電燈上的實際電壓和實際電流分別為U和I.在這個閉合電路中，電源電動勢值應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(因電路結構特點而必須滿足的電流、電壓關系)的直線方程，把該直線在圖(a)坐標系中畫出，如圖所示.而在該坐標系中原來就有一根反映元件約束(因元件即電燈的特點而必須滿足的電流和電壓關系)的曲線.這兩條曲線的交點所表達的電流I和電壓U，同時滿足了電路結構和元件的要求，該元件實際上將工作在這個特定的電流和電壓上，我們可以把這一點稱作為該元件的“工作點”.現在我們可以在圖上查出該工作點為U＝2V，I＝0.3A.這樣，我們就可以求出此時每只燈泡的實際電阻.

當堂達標

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)電源內部消耗的功率：P_內=I²r=U′I=

(3)電源的輸出功率：P_出=P_總-P_內=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，而當內外電阻相等時，電源的輸出功率最大，為。

2.路端電壓與電流的關系

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

(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值上等于內電阻

(4)電源的U-I圖象反映了電源的特征(電動勢E、內阻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阻為2.0Ω，則這只定值電阻的阻值為______Ω。現有4只這種規格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進行組合，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，由斜率關系知外電阻阻值為6Ω。用3只這種電阻并聯作為外電阻，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.

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。

同步導學

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

通過本節課教學，加強對科學素質的培養，通過探究物理規律培養創新精神和實踐能力。

學習重點

推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論。

學習難點

路端電壓與負載的關系

自主學習

1.內、外電路：　　　　 、導線組成外電路，　　　　 是內電路。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際問題，培養運用物理知識解決實際問題的能力。

1、通過演示路端電壓與負載的關系實驗，培養利用“實驗研究，得出結論”的探究物理規律的科學思路和方法。

5、理解閉合電路的功率表達式，知道閉合電路中能量的轉化。