闭合电路欧姆定律

闭合电路欧姆定律（通用8篇）

闭合电路欧姆定律 篇1

一、破解动态电路比值类问题难点

例1在如图1所示电路中,闭合电键S,当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时,四个理想电表的示数都发生变化,电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示,电表示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1,ΔU2如ΔU3表示,下列比值正确的是()

解:R1、R2串联组成外电路,V3表测路端电压,V1表测R1电压,V2表测R2电压,当P向下滑时,有效电阻增大,总电阻增大,总电流减小,路端电压增大,V3表示数变大,R1两端电压减小,V1表示数减小,V2表示数增大,且ΔU2>ΔU3.

因R1为定值电阻,故R1=U1/I=ΔU1/ΔI不变,因R2增大,故U2/I变大,又因(R1+R2)增大,故U3/I=(R1+R2)增大;由闭合电路欧姆定律构建函数有U2=E-I(r+R1),可知,因电流I变化,U2必定变化,由此可知ΔU2=-ΔI(r+R1),故有ΔU2/ΔI=-(r+R1)=定值;同理可得ΔU3/ΔI=-r=定值.选项为(A)(C)(D).

【体验】如图2所示电路中,电源电动势E恒定,内阻r=1Ω,定值电阻R3=5Ω.当电键S断开与闭合时,ab段电路消耗的电功率相等.则下列说法中正确的是()

(A)电阻R1、R2可能分别为4Ω、5Ω

(B)电阻R1、R2可能分别为3Ω、6Ω

(C)电键K断开时电压表的示数一定大于S闭合时的示数

(D)电键K断开与闭合时电压表的示数变化量大小与电流表的示数变化量大小之比一定等于6Ω

简析:将R3等效到电源内部,则R1或(R1+R2)单独工作时即为外电路,当两者消耗功率相等时,由电源输出功率特点有R1(R1+R2)=(r+R3)2,解得选项(A)正确;由电路规律知,选择项(C)正确,设电压表示数为U,通过电源的电流为I,不论电键闭合还是断开,都有U=E-(r+R3)I,从断开到闭合的变化为ΔU=(r+R3)ΔI,可知选项(D)正确.

点评:动态电路问题,从知识角度上,主要考查欧姆定律的应用,从能力角度上,主要考查逻辑推理能力.一般通过电键通断或滑动变阻器滑动头的移动或电路故障设置三个层次的问题:一是分析推断显示的电路现象(灯泡亮暗变化或电表示数变化等),二是分析推理变化程度(即比较亮暗变化明显程度或示数变化大小程度),三是推证电学量的比值变化与否.这三个层次的问题,第三类就需从欧姆定律出发,构建函数,以破解思维难点.

二、破解非线性元件工作电阻难点

非线性元件是指电阻随所加电压变化而变化的电阻元件,其伏安特性图象是一条曲线,其工作电阻在不同条件下的不同造成了含有非线性元件的电路问题的解题难点.解题中若善于并加工利用其伏安图象,就能快捷、准确解决相关问题.

例2如图3甲所示的电路中R1=R2=100Ω,是阻值不随温度而变的定值电阻.白炽灯泡L的伏安特性曲线如图乙的I-U图线所示.电源电动势E=100 V,内阻不计.求:

(1)当电键S断开时,灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率;

(2)当电键S闭合时,灯泡两端的电压和通过灯泡的电流以及灯泡的实际电功率.

点评:用电器的伏安特性图线和伏安工作关系图线的交点就是用电器在具体的电路中的工作状态点,解题中应通过欧姆定律建立用电器两端电压与通过电源电流的工作关系,在特性图中作出工作图线,就可轻松解决问题,切不可耗时又费力的在特性图中验证式的“凑”数值.

【体验】如图5所示,图5甲为一个灯泡两端电压与通过它的电流的变化曲线,参考这条曲线回答下列问题(不计电流表内阻,线路提供电压不变):若将两个这样的灯泡并联后再与定值电阻R1串联,接在电压恒定为8 V的电路上,如图5乙所示,求通过电流表的电流值及每个灯泡的实际功率.

简析:设灯泡在图示下工作的电压为U,通过灯泡的电流为I,由电路规律有U=U0-2IR1,即U=8-20I,在原灯泡U-I特性图象上做出U=8-20I的图象(图略),两图线的交点即为灯泡实际工作点,读得I=0.3 A,P=0.6 W.

说明:解题中容易失误的环节是把外电路的U-I工作关系图线(即电源伏安特性图线)当成某一用电器的U-I工作关系图线,造成失误.且要注意,因工作元件(灯泡)的工作电阻不可能为零,且仅为外电路中的一部分,工作电压不会达到电动势和零,故工作关系图线(直线)两端画为虚线.

闭合电路欧姆定律 篇2

本节内容主要是通过实验来得出的规律，通过和学生互动起来做实验效果较好。这样能充分的证明实践检验真理的准确性和重要性。而且边做实验边得出比较轻松，易于不同层次的学生接受。但有不足的地方，如果能够采用分组实验的话，本节课的效果会更佳。另外，本节在讲解过程中应注意时间上没有必要的浪费，这样节省出一些时间可做些当堂练习，或再测一下二极管的伏安特性曲线。以后在这点上一定要注意。总之，本节课重在调到起来学生对物理实验的兴趣，培养学生动手、动脑的好习惯，就是成功之处。

反思二：闭合电路欧姆定律教学反思

1、明确教学目的任务，掌握物理思维特点，培养学生思维能力。本课重点即定律的内容不是老师强加到学生脑中，而是通过学生自主的探究，在一定思考和推理情况下学到知识，因此教师设计教学一定要符合高中学生的思维能力，通过猜想实验验证严密的科学探究方法，培养学生能力。

2、本课教学中用到较多的仿真实验，具有安全性和可操作性，避免了实际操作中的用电安全问题。安全的仿真实验可充分发掘学生的好动性、探知性，用学生特有探究角度去思考问题，有效地发挥学生的个性，并使学生的创新能力得到拓展。同时通过仿真实验的操作，提高学生的生活用电安全意识。

3、本课教学能充分联系生活实际，培养了学生的知识综合应用能力。如为避免短路现象的发生安装保险丝；生活用电中电灯的亮度问题等。

4、本课教学能构建有效的网络环境，提供给学生自主学习权。网络环境设定任务，通过人机交互，学生有选择的开展学习，探索适合自己的学习方法，完成教学内容。学生还可以按自己的水平层次将课堂内未完成的内容拓展到课外，作到课题学习和课外思考的互通。

反思三：闭合电路欧姆定律教学反思

1、这一节课是本章的重要内容，探究、推导定律是培养学生创新思维的绝好题材，故下大力气探究，如何才能探究、得出定律，课堂给学生以充足的时间去自主探究、合作交流，思路清晰后，推导迎刃而解，教学效果比较好，体现了学生的主体地位和教师的主导作用，整节课以学生的发展为本，以实验为基础，以培养学生的思维能力为核心，以提升学生的探究能力为重点。

2、理解定律是本节课的重点，但难度不大，难点在于对电源内部电势的理解，由于创设了双抽水机模型，问题变得相对容易，能有效突破教学难点。并灵活运应用定律主要是下节课要解决的问题，故本节课只是初步应用定律解题。

3、注意课堂随即生成的问题，随时解决，如有的学生提出等效的思想，把电源等效为电阻与理想电源串联，注意课件良好的交互性，方便使用。

闭合电路欧姆定律 篇3

【关键词】 欧姆定律 电压 电流 电阻 串并联电路 表格法

【中图分类号】 G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】 1992-7711（2015）09-074-020

欧姆定律是初中物理教材九年级第十七章的内容，在整个电学里面的地位举足轻重。而欧姆定律在串并联电路的应用更是让很多学生感觉到解题的困难。因为在串并联电路中涉及到的电压电流电阻都有三个量，一共就有九个量了，很多学生就很困惑，分不太清楚彼此之间的关系。

针对这一问题，笔者在教学的过程中，摸索出一种方法可以比较好的解决这个问题，并且不管要求哪个量都可以解决还非常直观。笔者姑且把这种方法命名为：欧姆定律在串并联电路应用的表格解题法。

具体的做法是这样的，首先要会判断电路是串联还是并联。确定之后才开始讨论。

比如这道例题1：如图1所示，电源电压12V，R1的阻值为6Ω，电路中电流为0.5A，试求电阻R2两端的电压是多少？

很多学生就会觉得不知道哪里下手才好。这时不妨画出这样的一个表格，并把已知条件填进表格里（黑体表示）还要确定这个是串联电路，把“串联电路”或者“并联电路”几个字写在表头上，以便运用相关定律。

串联电路

这时就要看表头是写“串联电路”还是“并联电路”了。因为这道题表头写的是“串联电路”所以有横向关系：U= U1+ U2 ，I= I1= I2，R= R1+ R2关系。把可以用横向关系算出来的量都填进表格（带波浪线）。结果就是：

串联电路

这时再用纵向关系就是欧姆定律R=，进一步算出能算的量（带下划线）。结果如下图：

串联关系

这时再用横向关系就可以把剩下的量都算出来了。这是整个表格就都填好了（点式下划线）结果如下图：

串联电路

此时此刻所有的量都求出来了，题目要求什么量都是没有障碍的。回到此题的问题上来，题目求的是U2，求U2有两条路径，一是横向的方法，就是U= U1+ U2 得到U2=U- U1，但要先求出I1；二是纵向的方法：利用欧姆定律变形公式U=IR，但要先求出I2和R2。从分析可以知道此时横向法要求的未知量更少，是选择的方法，但如果非要选择纵向法也是能够求出来的。

说起来好像很复杂，是因为把表格重复画出来了，实际使用时画一个表格就可以了。

下面我以并联电路为例，一个表格就把问题解决。

例题2：如图2所示的电路中，电源电压为6伏，电阻R1的阻值为20欧，电键闭合后，通过R2的电流为0.2安，求：①通过R1的电流I1；②电路的总电阻R。

如图2

因为是并联电路所以可以利用横向关系：U= U1= U2 ，I= I12+ I2 ， （并联电路电阻关系初中不要求掌握，不用这一关系则电阻没有横向关系）和纵向关系R= 反复使用，把表格填好（分别用黑体表示已知量，波浪线、下划线和虚下划线表示先后求出来的量）。

并联电路

除了题目要求的量以外，其他各个量都可以一并求出。具体思路就是横向纵向去找相关的量（参考串联解法）。

在实际使用中，只要把已知量和后面求出的量用两种不同颜色表示就可以很方便的运用了。而且这个表是画在草稿纸上的，主要的作用理清思路找到解题的方法。如果能熟练使用，解答这类题又快又准，非常好用。

[ 参 考 文 献 ]

[1]杨凤娟 郭玉英.运用物理学史方法建立闭合电路欧姆定律.[J]. 物理教师. 2013年03期 .

闭合电路欧姆定律 篇4

1 正确理解电源电动势、外电压、内电压、外电阻、内电阻、短路电流等物理概念

1.1 电源的电动势 (E)

1) 概念

电源电动势就是电源没有接入电路时两极间的电压。对这个概念正确理解的关键是对“电源没有接入电路”这句话的理解和认识。“电源没有接入电路”有三种情况:

(1) 电源确实没有与任何电路连接, 这时电源两极间的电压就是电源的电动势。

(2) 电源与外电路连接, 但没有连通, 电路没有形成电流, 这时电源两极间的电压仍是电源的电动势。

(3) 电源与外电路连接, 只与电压表连接, 形成了微小电流, 由于电压表的内阻很大, 通常被视为理想电压表。这时电压表的示数近似为电源电动势。

2) 电源电动势的大小

电源电动势的大小是由电源内部储存的能量或将其他形式能转化成电能的本领来决定。因此不同的电源, 其电动势各不相同, 同类同型号的电源, 电动势相同。

电源电动势的近似值, 由于通常将电压表看成是理想电压表, 其内阻被看成无穷大, 通过它的电流很小, 小得可以忽略, 因此直接将电压表的正负极接到电源的正负时, 电压表的示数就可以看成电源电动势的近似值。

1.2 外电压 (U) 、外电阻 (R)

1) 外电压

(1) 外电压也叫路端电压, 是电源与外部电路连通时电源两端的电压。在这个概念中有两点必须强调, 一是电源必须与外电路连通并能形成电流;二是此电压是除了电源以外的电路两端的电压。

(2) 外电压的大小等于通过外电路的电流与外电路电阻的乘积, 即U=IR。

2) 外电阻 (R)

这部分电路可能是由一个电阻或用电器组成, 也可能是由多个电阻、用电器串联或并联而成。

(1) 对于由一个电阻或用电器组成的外部电路而言, 外电阻 (R) 的值就是这个电阻或用电器的电阻值;

(2) 但对于由多个电阻、用电器组成的电路就要视具体的情况, 作具体的分析: (1) 由多个电阻或用电器串联而成的外部电路, R=R串; (2) 由多个电阻或用电器并联而成的外部电路, R=R并; (3) 由多个电阻或用电器混联而成的外部电路, R=R混, 混联电路的电阻可以看成是由两大部分组成, R混=R串+R并, 当然并联电阻将视具体电路来确定, 如果电路中有多处出现并联, 并联电阻等于各部分并联电路的并联电阻总和。

1.3 内电压 (U′) 、内电阻 (r)

1) 内电压 (U′) 就是电源内部电路两端的电压。

2) 内电阻 (r) 就是电源内部电路的电阻。

3) 内电压与内电阻的关系:U′=Ir

1.4 短路电流

短路电流就是直接将电源两极用导线连接时电路中的电流, 电源短路时外电阻零。

2 电源的电动势 (E) 、外电压 (U) 、内电压 (U′) 三者的关系

电源的电动势等于闭合电路中的外电压和内电压之和。

即:E=U+U′, 或者:E=IR+Ir。

3 闭合电路的欧姆定律

3.1 闭合电路的欧姆定律的内容

闭合电路中的电流, 跟电源的电动势成正比, 跟内外电阻之和成反比。

在学生正确理解认识并掌握了电源的电动势 (E) 、外电压 (U) 、内电压 (U′) 及其关系后, 学生就能推导出闭合电路的欧姆定律的公式。通过引导学生, 他们就能正确理解闭合电路的欧姆定律。关键问题在让学生如何正确应用闭合电路的欧姆定律。

3.2 闭合电路的欧姆定律的应用

闭合电路的欧姆定律确定了电流与电动势和内外电阻之间的关系, 而电源的电动势和内电阻一般认为不变, 这是闭合电路欧姆定律应用的关键。闭合电路的欧姆定律的应用主要有两类, 一类是利用它求电源电动势和内电阻;另一类是它判断内、外电压随外电阻变化的规律。

3.2.1 利用闭合电路的欧姆定律求电源电动势和电源的内电阻

如上图所示, 当开关K1、K2断开时, 电压表的示数为3伏特;K1、K2都闭合时, 电流表的示数1.5安培。K1闭合, K2断开时, 电流表的示数为0.5安培, 电压表的示数为2伏特, 求电源的电动势、内电阻和R的值。

解此题的关键, 在于学生对电源电动势和短路电流两个概念的理解, 学生正解理解掌握了电源电动势和短路电流的概念, 就能在“当开关K1、K2断开时, 电压表的示数为3伏特;K1、K2都闭合时, 电流表的示数1.5安培”, 这句话中得到启示。因为电源电动势是电源没有接入电路时两极间的电压。K1、K2断开, 电源虽然接入电路, 由于电压表通常被看成理想电压表, 内阻被视为无穷大, 通过的电流很小, 可忽略不计, 在此情况下, 电压表的示数就是电源的电动势。K1、K2都闭合, 此时电源处于短路状态, 因为电流表通常被看成理想电流表-内阻很小, 可以忽略不计。电源短路, 外电阻为零, 利用闭合的欧姆定律就可以求出电源的内电阻。学生正解理解认识了外电压的概念后, 就可以直接从“K1闭合, K2断开时, 电流表的示数为0.5安培, 电压表的示数为2伏特”中得到启示。因为外电压是电源接入电路后电源两极间的电压, K1闭合, K2断开时, 电压表的示数就是外电路的电压, 电流表的示数就是外电路中通过的电流, 因此利用部分电路的欧姆定律就可以直接求出外电路的电阻。

3.2.2 利用闭合电路的欧姆定律判断电路中的电流内、外电压随外电阻变化的规律

3.2.2. 1 闭合电路中的电流随外电阻变化的规律

根据闭合电路的欧姆定律:, 电路中的电流随着外电阻的增大而减小, 相反随着外电阻的减小而增大。

3.2.2. 2 外电压随外电阻变化的规律

根据闭合电路的欧姆定律, 外电压:U=E-Ir, 外电压随外电阻的增大, 电路中电流减小, 外电压增大;相反, 外电阻减小, 电路中电流增大, 外电压减小。当然也可以利用部分电路的欧姆定律和闭合电路的欧姆定律相结合, 直接得出同样的结论:, 外电压随外电阻的增大而增大, 相反, 外电压随外电阻的减小而减小。可见, 外电压随着外电阻的增大而增大, 随着外电阻的减小而减小。

3.2.2. 3 内电压随着外电阻变化的规律

根据部分电路的欧姆定律, 内电压:U′=Ir, 根据闭合电路的欧姆定律, 内电压:, 因为电源电动势和内电阻一般不变, 故内电压随着外电阻的增大而减小, 相反, 内电阻随着外电阻的减小而增大。

闭合电路欧姆定律 篇5

一、教学目标

1.知识内容：（1）掌握闭合电路欧姆定律的内容，能够应用它解决简单的实际问题；（2）掌握路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律。

2.通过对路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律的讨论培养学生的推理能力。

二、教学重点与难点

1.重点：（1）闭合电路欧姆定律的内容；（2）应用定律讨论路端电压、输出功率、电源效率随外电阻变化的规律。

2.难点：短路、开路特征，路端电压随外电阻的变化。

三、教具

一节旧的9V干电池（内阻较大）、两节新的5号干电池，小灯泡、单刀双掷开关一个，导线若干，电路示教板一块，演示的电压表一个，4节1号干电池，10Ω定值电阻一个，演示电流表（1.5A量程）一个，滑动变阻器（0～50Ω）一个。

四、教学过程

1.引入

教师：同学们，上节课我们学习了电源的电动势的概念，知道它是表示电源特性的物理量，电动势在数值上等于它没有接入电路时两极间的电压。一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是定值。现在我这里有一节从遥控车里取下的电池，请一个同学说出如何测量它的电动势，并实际测量是多少伏？

学生：用导线把电压表并联在电池的两端，其示数就是电源的电动势。测出一节为9V。

教师：对。再看我手里拿的是两节5号干电池，把它们串联起来后，其电动势是多少伏？

学生：3V。

教师：出示投影的电路图，如图1所示，当把开关S拨到1时，观察小灯泡的亮度。

学生：很亮。

教师：现在，我把开关S拨到2，小灯泡和9V的电源相连，同学们想一想会出现什么现象呢？

学生：可能把小灯泡烧坏，也可能不烧坏，但比刚才要亮得多。

教师：我们来实际做一做实验，观察小灯泡的亮度。把开关拨到2后，发现小灯泡的亮度比刚才接3V的电源时还稍暗些。怎么解释这个实验现象呢？这就要用到我们今天学的内容——闭合电路的欧姆定律。

板书：闭合电路的欧姆定律

教师：在如图2所示的闭合电路中（用投影仪显示图2电路），电源电动势和内、外电压之间存在什么关系呢？

学生：内外电压之和等于电源的电动势，E=U外＋U内 教师：设这个电路的电流为I，根据欧姆定律，U外=IR，U内=Ir，那么 E=IR＋Ir，电流I=E/（R＋r），这就是闭合电路的欧姆定律。板书：1.闭合电路的欧姆定律的内容：闭合电路中的电流和电源电动势成正比，和电路的内外电阻之和成反比。表达式为 I=E/（R＋r）。同学们从这个表达式可以看出，在电源恒定时，电路中的电流随电路的外电阻变化而变化；当外电路中的电阻是定值电阻时，电路中的电流和电源有关。

教师：同学们能否用闭合电路的欧姆定律来解释第一个实验现象呢？ 学生：9V的电池是从遥控车上拿下来的，是旧电池，它的内电阻很大，由闭合电路的欧姆定律可知，用它做电源，电路中的电流I1可能较小；而两节5号干电池虽然电动势是3V，如果是新的，它的内阻就很小，所以电路中的电流I2可能比I1小，用这两个电源分别给相同的小灯泡供电，灯泡的亮度取决于I2R灯，那么就出现了刚才的实验现象了。

教师：很好。一般电源的电动势和内电阻在短时间内可以认为是不变的。那么外电阻R的变化，就会引起电路中电流的变化，继而引起路端电压U、输出功率P、电源效率η等的变化。

2.几个重要推论

（1）路端电压U随外电阻R变化的规律 板书：2.几个重要推论

（1）路端电压U随外电阻R变化的规律演示实验：如图3所示电路（投影显示电路图3），4节1号电池和1个10Ω的定值电阻串联组成电源（因为通常电源内阻很小，U的变化也很小，现象不明显）。移动滑动变阻器的滑动片，观察电流表和电压表的示数是如何随R变化？

教师：从实验出发，随着电阻R的增大，电流I逐渐减小，路端电压U逐渐增大。大家能用闭合电路的欧姆定律来解释这个实验现象吗？

学生：因为R变大，闭合电路的总电阻增大，根据闭合电路的欧姆定律，I=E/（R＋r），电路中的总电流减小，又因为U=E—Ir，则路端电压增大。

教师：正确。我们得出结论，路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小。一般认为电动势和内电阻在短时间内是不变的，初中我们认为电路两端电压是不变的，应该是有条件的，当 R→无穷大时，r/R→0，外电路可视为开路，I→0，根据 U=E—Ir，则 U=E，即当外电路断开时，用电压表直接测量电源两极电压，数值等于电源的电动势；当R减小为0时，电路可视为短路，I=E/r为短路电流，路端电压U=0。

板书：路端电压随外电阻增大而增大，随外电阻减小而减小。开路时，R＞＞r，r/R=0，U=E；短路时，R=0，U=0。

（2）电源的输出功率P随外电阻R变化的规律。

教师：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率P=IU=I2R，又因为I=E/（R＋r），所以P=[E/（R＋r）]2R=E2R/（R2+2Rr+r2）=E2R/[（R—r）2＋4Rr]=E2/[（R—r）2/R＋4r]，当R=r时，电源有最大的输出功率Pm=E2/4r。我们可以画出输出功率随外电阻变化的图线，如图4所示。

板书：在纯电阻电路中，当用一个固定的电源（即E、r是定值）向变化的外电阻供电时，输出的功率有最大值。（把上面的推导过程写在黑板上）下面我们看一道例题。

例：如图5所示电路，电源电动势为E，内电阻为r，R0是定值电阻。现调节滑动变阻器的滑动片，（1）使定值电阻R0上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（2）使滑动变阻器上消耗的功率最大，则滑动变阻器的阻值R是多少？（投影）

请两位同学到黑板上来分别做这两问。（约5分钟）本题需要注意的是第（1）问中，求定值电阻的输出功率的最大值时，应用公式P=I2R0，当I最大时，P最大，根据闭合电路的欧姆定律，只有滑动变阻器的阻值最小时，I有最大值。即R=0时，R0上消耗的功率最大。第（2）问中，可以把R0等效为电源的内电阻，利用刚才的推论，如果R＞R0+r，当R=R0+r时滑动变阻器上消耗的功率最大；如果R＜R0+r，滑动变阻器的阻值取最大时，滑动变阻器上消耗的功率最大。

教师：当输出功率最大时，电源的效率是否也最大呢？ 板书：（3）电源的效率η随外电阻R变化的规律

教师：有电路中电源的总功率为IE，输出的功率为IU，内电路损耗的功率为I2R，则电源的效率为η=IU/IE=U/E=R/（R＋r），当 R变大，η也变大。而当 R=r时，即输出功率最大时，电源的效率是50%。

板书：电源的效率η随外电阻R的增大而增大。3.课堂小结

（1）在使用闭合电路的欧姆定律时，要注意它的适用条件是外电路是纯电阻电路。（2）对闭合电路中，路端电压、输出功率等随外电阻变化的规律，要学会用公式法和图线法去分析和讨论。

4.思考题

如图6所示的电路中，电源的电动势E和内阻r恒定，当负载R变化时，电路中的电流发生变化，于是电路中的三个功率：电源的总功率P总、电源内部消耗功率P内和电源的输出功率P外随电流变化的图线可分别用图乙中三条图线表示，其中图线Ⅰ的函数表达式是______；图线Ⅱ的函数表达式是______；图线Ⅲ的函数表达式是______。

闭合电路欧姆定律 篇6

一、课堂教学知识量大, 学生难以吸收

初中物理“闭合电路欧姆定律”这一节教学内容有过多次变动, 实验教材里的内容主要有两点:一是闭合电路欧姆定律;二是路端电压和负载的关系;此外还外加了路端电压和电流的关系。因为知识点较多, 课堂教学量很大, 所以课堂上时间紧, 学生思考和参与实践都比较少, 课堂上没有充分发挥学生的主体作用。从课后反馈的情况来看, 学生掌握的情况并不是太好。

二、演示实验, 可视性较差

在演示路端电压和负载 (或电流) 的关系时, 学生要观察电流表、电压表指针的偏转情况, 由于表盘小, 颜色暗, 放在桌面上又有些低, 所以站在后面的同学看不清楚, 影响了实验效果。针对这种情况, 教师可以做如下改进。

在实验课堂上做演示实验时, 一方面教师可以把仪器放在一个升降台上, 把台子升起来, 使全班学生都能看清楚;另一方面对有些演示实验, 用投影仪把实验情况投影到大屏幕上, 便于学生观察;此外, 如果课堂人数较少, 教师还可以将演示实验改为6组学生实验, 真实性、可视性都会更好。这样不仅能够达到演示实验的预期效果, 也能提高学生的动手能力和学习兴趣。

三、学生活动少, 主体作用没有很好体现

在“闭合电路欧姆定律”教学中, 一方面是教学内容安排得比较多, 为了在规定的时间内完成任务, 必须按照设定好的节奏进行, 课堂上并没有给学生留下较多思考和发散的时间;另一方面, 教师思想保守, 教学不够大胆, 认为学生物理基础较差, 害怕学生不发言, 出现冷场情况, 或者学生课堂发言不入主题而不好收场。针对这种情况, 教师可以做如下改进。

对教学内容做了相应的调整以后, 就可以给学生留有更多的思考时间和发表见解的机会, 如果学生在课堂上不敢发言, 教师可以鼓励、引导学生融入课堂教学活动, 学生说错了正好可以纠正其错误, 只要学生积极思考, 积极参与, 勇于发言, 就要给予鼓励, 这是培养学生良好思维习惯的大好时机。因为, 在课堂教学中, 任何层次的学生都可以与他互动起来, 就看教师怎样引导, 如何让学生互动。当然, 在实验教学中, 很多实验具有安全性和特殊操作性, 对于这类实验教师要规范学生的实验行为。加强学生动手实验的目的就是为了充分发掘学生的好动性、探知性, 让学生从自己的角度去思考问题, 让学生在张扬个性的同时, 拓展创新能力。

参考文献

[1]雷光锦.《闭合电路欧姆定律》教学设计[J].昭通师范高等专科学校学报, 2011, 1 (25) :111.

[2]谢建华.浅谈“闭合电路欧姆定律”的教学[J].内蒙古民族大学学报, 2011, 3 (15) :124-125.

[3]田维友.《闭合电路欧姆定律》教学设计[J].湖南中学物理, 2009, 9 (15) :68.

谈全电路欧姆定律的实验感性教学 篇7

明确教学目标是教师组织全电路欧姆定律教学的关键

掌握全电路欧姆定律对于学好《电工基础》这门课程来说至关重要。因为后续章节中多处电路的分析和计算要应用到这一定律。教学是一个教师与学生双向互动的过程, 作为教师, 要组织好全电路欧姆定律教学, 必须先明确教学目标, 做到心中有数, 才能更好地开展教学。

知识目标: (1) 理解电动势、内电阻、外电阻、内电压、外电压、端电压、内压降等物理量的物理意义; (2) 掌握全电路欧姆定律的表达形式, 明确在闭合电路中电动势等于内、外电压之和; (3) 掌握端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律; (4) 掌握全电路欧姆定律的应用。

能力目标: (1) 通过实验教学, 培养学生的观察和分析能力, 使学生学会运用实验探索科学规律的方法; (2) 通过对端电压与外电阻、端电压与内电阻之间的变化规律的讨论, 培养学生的思维能力和推理能力。

理解各物理量的物理意义是学生掌握全电路欧姆定律的基础

全电路欧姆定律的难点在于概念较多, 且各物理量之间的关系复杂。因此, 首先, 应让学生准确理解各物理量的含义。

全电路是指含有电源的闭合电路, 如图1所示。其中, R代表负载 (即用电器, 为简化电路, 只画一个) , r代表电源的内电阻 (存在于电源内部) , E代表电源的电动势。整个闭合电路可分为内、外两部分, 电源外部的叫外电路 (图1中方框以外的部分) , 电源内部的叫内电路。外电路上的电阻叫外电阻, 内电路上的电阻叫内电阻。当开关S闭合时, 电路中就会有电流产生, , 该式表明:在一个闭合电路中, 电流强度与电源的电动势成正比, 与电路中内电阻和外电阻之和成反比, 这个规律称为全电路欧姆定律。

要理解这个定律, 要先理解以下几个物理量的物理意义:第一个是电动势, 它是指在电源内部, 电源力将单位正电荷从电源负极移到正极所做的功。这个概念比较抽象, 涉及知识面较广, 要使学生全面、深刻地理解它是有困难的。考虑到学生的接受能力和满足后续知识的需要, 需向学生讲清两个问题:一是电动势的值可用电压表测出——电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压;二是电动势的物理意义是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领, 是由电源本身的性质决定的。第二个是电源的端电压 (简称端电压) , 它是指电源两端的电位差 (在图1中指A、B两点之间的电压, 也等于负载R两端的电压) 。需要注意的是, 端电压与电动势是两个不同的概念, 它们在数值上不一定相等。第三个是内压降, 它是指当电流流过电源内部时, 在内电阻上产生的电压降。全电路欧姆定律也可表示为:“在闭合电路中, 电动势等于内、外电压之和。”

掌握各物理量的变化规律是掌握全电路欧姆定律的重点

全电路欧姆定律的难点在于各物理量之间的变化规律, 也是学生容易产生疑惑的地方。可以利用演示实验来验证各物理量之间的变化规律, 以增加学生的感性认识, 提高学生的逻辑推理能力。

第一, 验证电源内电阻的存在并计算其大小。对于电源的内电阻, 由于存在于电源的内部, 既看不见, 也摸不着, 学生对此存在质疑。为此, 可用图2进行实验, 不但可以证明内电阻的存在, 还可测出内电阻的大小。在图2中, 用1节1号干电池作电源, 电阻R为已知值 (可根据实际情况选定) 。开关闭合前, 记下电压表的读数U1 (此值即为干电池的电动势) , 开关闭合后, 记下电压表的读数U2, 发现U2比U1小 (见表1) , 就是因为电源内部存在内电阻的缘故。

根据公式可算出该电池的内电阻。再用不同型号的干电池 (如5号干电池、7号干电池) 进行重复实验, 发现它们的电动势虽然相等 (为了后面实验的需要, 尽量选用电动势相等的电池, 并保留这些电池) , 但内电阻不一定相同。

第二, 端电压U跟外电阻R的关系。

实验电路如图3所示, 用1节1号干电池作为电源, 移动滑动变阻器的滑动片, 观察电流表和电压表的读数变化, 并将它们的读数记录到表2中。通过观察发现:当滑动片从左向右移动时 (为保证实验设备安全, 滑动片不要移到最右端) , 电流表的读数慢慢变大, 电压表的读数慢慢变小;当滑动片从右向左移动时, 电流表的读数慢慢变小, 电压表的读数慢慢变大。由此得出结论:端电压随外电阻上升而上升, 随外电阻下降而下降。根据表2中的数据可绘成曲线 (如图4所示) , 即电源的端电压特性曲线。从曲线上可以看出:电源端电压随着电流的大小而变化, 当电路接小电阻时, 电流增大, 端电压就下降;当电路接大电阻时电流减少, 端电压就上升。

思考:如果滑动片移到最右端, 电压表、电流表的读数将为多少?

第三, 端电压与内电阻r的关系。

根据公式U=E-Ir分析可知:当电流I不变时, 内阻下降, 端电压就上升;内阻上升, 端电压就下降。实验电路同图3, 只需将电路中的电源用前面已测过内阻值的不同型号的电池代替即可, 观察电流表、电压表的读数, 上述结论即可得到验证。

应用规律, 解决实际问题

首先向学生提出问题:你是否注意到, 电灯在深夜要比晚上七八点钟亮一些?这个现象的原因何在?在回答这个问题之前, 可先通过实验验证这一现象的存在, 如图5所示。图中5个灯泡完全相同, 先将开关全合上, 使灯泡发光, 再逐个断开开关, 发现灯泡逐渐变亮, 原因分析:随着开关的断开, 外电阻增大, 导致干路电流减小, 使得内压降下降, 从而端电压增大, 即灯泡两端的实际电压增大, 故灯泡变亮了。上述问题也得到了解决。

在教学过程中, 如果尽可能地增加一些实验, 通过生活中的实验记录其数据并指导学生得出规律, 提高感性认识, 不但可以提高学生的学习兴趣, 也会提高教学效果。

摘要：通过对全电路欧姆定律公式中涉及的物理量进行逐一阐述, 以及实验对各物理量的变化规律进行验证, 本文明确提出了物理教学的关键、基础、重点以及应用规律, 并以案例说明增加学生的感性认识是提高教学效果的有效手段。

关键词：全电路,欧姆定律,实验教学,感性教学

参考文献

[1]李书堂.电工基础 (第4版) [M].北京:中国劳动社会保障出版社, 2001.

[2]毕淑娥.电工与电子技术基础 (第2版) [M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2004.

闭合电路欧姆定律 篇8

1 基尔霍夫电压定律

基尔霍夫电压定律(KVL)揭示了回路上各元件电压的约束关系,即在任一回路中,从任何一点出发以顺时针或逆时针方向沿回路绕行一周,回路上各元件电压的代数和等于0[1,2]。

在应用该定律之前,必须先选定回路的绕行方向;由于在电路分析中电流和电压贯穿始终,所以电路图中要用实线箭头标出元件的电压或电流的参考方向。当元件上电压、电流的参考方向与回路绕行方向一致时,元件上电压值取正号,反之取负号。

2 求解电压和分析电路的理论依据

2.1 应用于直流电路的回路

由图1中所示回路绕行方向及元件上电流、电压的参考方向[3,4,5],根据以上基尔霍夫电压定律,判断可得回路ABCA电压方程为

+US3-R3I3+US2-R2I2-US1-R1I1=0 (1)

即各元件上电压的代数和等于0。

2.2 基尔霍夫电压定律的推广应用

(1)任意两点间电压的计算,以计算图2中A、B两点间电压为例[6,7,8,9,10]。

方法1

UAB=+R1I1+US1 (2)

方法2

UAB=+US3-R3I3+US2-R2I2 (3)

任意两点间的电压,可根据选择任意一条连接两点的路径进行计算,结果与所选路径无关。从以上两种方法可以看出,若路径选得合适,可使运算简便。

(2)求电路开口处的电压,其电路如图3所示。

方法1 将开口电路看作虚拟回路,开口处电压为UAB,利用KVL列回路电压方程

IR1+US1+IR2-US2+IR3-US3-UAB=0 (4)

方法2 计算开口处的电压可用计算任意两点间电压的思路,即求开口处两端点A、B的电压,即

UAB=IR1+US1+IR2-US2+IR3-US3 (5)

(3)电路中某点电位的计算。

电路中某点的电位等于该点到0电位点之间的电压,因此求电位也可运用计算任意两点间电压的思路。求解图4中A点电位,因为B点为0电位点,即求UA=UAB。

选择路径1时

UA=UAB=I1R1+US1 (6)

选择路径2时

UA=UAB=+US3-I3R3+US2-I2R2 (7)

由此看出,所选择路径上的元件个数越少,运算将越简单。

2.3 在正弦交流电路中的应用

正弦交流电路中的电流、电压均是正弦函数,若直接计算过于繁琐,分析此类电路时,常用基尔霍夫电压定律的相量形式求解,即先建立交流电路的相量模型,在电路图中用实线箭头标出元件上电流相量、电压相量的参考方向,并运用直流电路分析方法来求解待求电流、电压。

由KVL的相量形式,根据图5(b),可得

网孔1

$\dot{{\rm I}}{}_1{\rm Z}{}_R+\dot{{\rm I}}{}_3{\rm Z}{}_C-\dot{U}{}_{S1}=0(8)$

网孔2

$\dot{{\rm I}}{}_2{\rm Z}{}_L+\dot{U}{}_{S2}-\dot{{\rm I}}{}_3{\rm Z}{}_3=0(9)$

2.4 在电子电路中的应用

分析放大电路时,运用解决电压问题的分析思路,根据基尔霍夫电压定律列电压方程,以进行静态和动态分析。

(1)静态分析时,需根据图6(a)直流通路,列出电压方程

VCC=IBRb+UBE (10)

可推出

${\rm I}{}_B=\frac{V{}_{\text{C}\text{C}}-U{}_{\text{B}\text{E}}}{R{}_b}(11)$

VCC=ICRC+UCE (12)

可推出

UCE=VCC-ICRC (13)

(2)动态分析时,需根据图6(b)交流微变等效电路,列出电压相量方程

$\dot{U}{}_i=\dot{{\rm I}}{}_{b}R{}_{\text{B}\text{E}}(14)$

$\dot{U}{}_o=-\frac{R{}_{C}R{}_L}{R{}_C+R{}_L}\dot{{\rm I}}{}_L(15)$

可根据定义式$\dot{A}{}_u=\frac{\dot{U}{}_o}{\dot{U}{}_i}$推出$\dot{A}{}_u$。

3 用于实际电路的分析

图7是日光灯电路,其由交流电源、开关、镇流器、灯管灯丝和启辉器串联而形成的回路,其中交流电源电压有效值为220 V。所以由基尔霍夫电压定律得知上述几项所形成的回路电压有效值和为220 V。

因接通的开关和灯丝的电阻均较小,且几乎为0,当电路接通后,正常情况下开关和灯丝的端电压应均为0 V,若测得其电压为220 V,则说明对应部位已断路。

若灯管熄灭时,先测量启辉器两端电压,若为220 V,表明开关、镇流器、灯丝完好,若启辉器无法辉光放电,即无法接通启辉电路,即可判断启辉器存在故障,需进行更换后再通电。通常,若更换启辉器后,灯管仍未亮,则可能是由于镇流器线圈产生的自感电动势无法点亮灯管,便需要更换镇流器以排除故障。

4 结束语

通过以上分析,可看出基尔霍夫电压定律在直流电路、正弦交流电路、电子电路及实际电路中有着广泛应用,其主要应用于回路列电压方程、计算任意两点间电压、求电路开口处电压和计算电路中某点电位等。基尔霍夫定律是电路计算的理论基础,是电路分析和计算的有效工具,同时也是实际电路检修的重要参考理论,可有效指导实践。

参考文献

[1]张秀兰,迟永江.关于《电路中电位的计算》的教学[J].中国西部科技,2005(20):82.

[2]陈家秋.浅谈基尔霍夫定律的应用[J].才智,2011(33):142-145.

[3]朱晓琴.如何使学生能够快速有效地掌握正弦交流电路的分析与计算[J].考试周刊,2011(65):171-172.

[4]张茂宽.解析基尔霍夫定律在三极管放大电路教学中的应用[J].中国科教创新导刊,2011(11):62.

[5]陈振光.电工基础中基尔霍夫定律的学习方法[J].中国新技术新产品,2010(3):250-251.

[6]陈武凡.影像电子学基础[M].北京:人民卫生出版社,2008.

[7]吴谦.关于电路中基尔霍夫定律的思考[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版,2011,28(9):237.

[8]张晓伟,张芝雨,阎国欣.基尔霍夫定律在电路计算中应用的分析[J].中小企业管理与科技,2011(3):156.

[9]阮龙盛.巧用基尔霍夫第二定律[J].科技资讯,2010(11):137-139.