闭合电路的欧姆定律–i叨咕物理

(1)内容:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电阻之和成反比.

(2)公式:①I=E/(R+r)(只适用于纯电阻电路);②E=U外+Ir(适用于所有电路).

2、路端电压与外电阻的关系:

一般情况 :

特殊情况:

(1)当外电路断路时,即R为无穷大时,I=0,U=E

(2)当外电路短路时,即R为0时,I短=E/r,U=0

3、路端电压与电流关系图像

(1)图象的函数表达:U=E-Ir,图像如下:

①当外电路断路时:(即R→∞,I=0),纵轴上的截距表示电源的电动势E(E=U端);

②当外电路短路时:(R=0,U=0),横坐标的截距表示电源的短路电流I短=E/r;

③图线的斜率的绝对值为电源的内电阻。

④某点纵坐标和横坐标值的乘积:为电源的输出功率,

该直线上任意一点与原点连线的斜率:表示该状态时外电阻的大小;

当U=E/2(即R=r)时,P出最大.η=50%

注意:坐标原点是否都从零开始:若纵坐标上的取值不从零开始取,则该截距不表示短路电流.

二、电源的功率及效率

1、功率

(1)电路总功率:P总=IE(普遍适用),或者(适用外电路为纯电阻电路)。

(2)电源内消耗的功率:P内=I2r。

(3)电源输出功率:P出=P外(普遍适用),或者(适用外电路为纯电阻电路)。

2、输出功率随外电阻R变化

(1)电源输出功率:    (适用外电路为纯电阻电路)。

(2)在坐标系中,P出-R的图像如上图2所示。

(3)得出结论

①当R=r时,电源输出功率最大,Pmax=E2/(4r)。

②当R<r时,P随着R的增大而增大。

③当R>r时,P随着R的增大而减小。

④当P=Pmax时,同一个P会对于两个R值,并且满足R1R2=r2。

3、电源的效率

(1)定义:输出功率跟电路消耗的总功率的比值,即

(2)纯电阻电路时,,所有R越大,效率越高,无限趋近于1。

(3)当R=r时,输出功率最大,此时效率为50%。

三、电源的外特性曲线和导体的伏安特性曲线

(1)电源的外特性曲线:

在电源的电动势E和内阻r一定的条件下,通过改变外电路的电阻R使路端电压U随电流I变化的图线,遵循闭合电路欧姆定律.U=E-Ir,图线与纵轴的截距表示电动势E,斜率的绝对值表示内阻r.

(2)导体的伏安特性曲线:

在给定导体(电阻R)的条件下,通过改变加在导体两端的电压而得到的电流I随电压U变化的图线;遵循部分电路欧姆定律I=U/R,图线斜率的倒数值表示导体的电阻R.

图中a为电源的U-I图象;b为外电阻的U-I图象;

①交点坐标:表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;

②该点和原点之间的矩形:其的面积表示输出功率;

③a斜率的绝对值:表示内阻大小;

④ b斜率的绝对值:表示外电阻的大小;

当两个斜率相等时,即内、外电阻相等时图中矩形面积最大,即输出功率最大(可以看出当时路端电压是电动势的一半,电流是最大电流的一半).

THE END
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