閉合電路物理公式

閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化:

E=U Ir

EI=UI I^2R

P釋放=EI

P輸出=UI

純電阻電路中

P輸出=I^2R

=E^2R/(R r)^2

=E^2/(R 2r r^2/R)

當(dāng) r=R時(shí) P輸出最大,P輸出=E^2/4r

(均值不等式)

全電路歐姆定律(閉合電路歐姆定律)公式:I=E/(R r)

其中E為電動(dòng)勢(shì),r為電源內(nèi)阻,內(nèi)電壓U內(nèi)=Ir,E=U內(nèi) U外

適用范圍:純電阻電路

閉合電路 ：

電源是提供電能的，用電器是消耗電能的，導(dǎo)線是輸送電能的，開關(guān)是控制電流通斷的。

電源一般有電池和發(fā)電機(jī)，用電器就是像燈泡一類的。

電動(dòng)勢(shì)

電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量。要注意理解：

（1）是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無(wú)關(guān)。

（2）物理意義：電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電路中通過(guò)1庫(kù)侖電量時(shí)電源所提供的電能或理解為在把1 庫(kù)侖正電荷從負(fù)極（經(jīng)電源內(nèi)部）搬送到正極的過(guò)程中，非靜電力所做的功。

（3）注意區(qū)別電動(dòng)勢(shì)和電壓的概念。電動(dòng)勢(shì)是描述其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的物理量，是反映電場(chǎng)力做功的特性。

閉合電路的歐姆定律

（1）意義：描述了包括電源在內(nèi)的全電路中，電流強(qiáng)度與電動(dòng)勢(shì)及電路總電阻之間的關(guān)系。

（2）公式：；常用表達(dá)式還有：I=E/(R r)

電壓與電阻關(guān)系

閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決定，對(duì)一定的電源，r視為不變，因此，的變化總是由外電路的電阻變化引起的。

還可將路端電壓表達(dá)為：以r為參量的U--I圖像。

這是一條直線，縱坐標(biāo)上的截距對(duì)應(yīng)于電源電動(dòng)勢(shì)，橫坐標(biāo)上的截距為電源短路時(shí)的短路電流，直線的斜率大小等于電源的內(nèi)電阻。

輸出功率與外電阻關(guān)系

恒定電源輸出最大功率的三個(gè)等效條件是：

（1）外電阻等于內(nèi)電阻。

（2）路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)的一半。

（3）輸出電流等于短路電流的一半。

除去最大輸出功率外，同一個(gè)輸出功率值對(duì)應(yīng)著兩種負(fù)載的情況。一種情況是負(fù)載電阻大于內(nèi)電阻，另一種情況是負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻。顯然，負(fù)載電阻小于內(nèi)電阻時(shí)，電路中的能量主要消耗在內(nèi)電阻上，輸出的能量小于內(nèi)電阻上消耗的能量，電源的電能利用效率低，電源因發(fā)熱容易燒壞，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該避免。

同種電池的串聯(lián)

n個(gè)相同的電池同向串聯(lián)時(shí)，設(shè)每個(gè)電池的電動(dòng)勢(shì)為，內(nèi)電阻為r，則串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)，總內(nèi)電阻，這樣閉合電路歐姆定律可表示為，串聯(lián)電池組可以提高輸出的電壓，但應(yīng)注意電流不要超過(guò)每個(gè)電池能承受的最大電流。

電阻的測(cè)量

（1）伏安法：伏安法測(cè)電阻的原理是部分電路的歐姆定律，測(cè)量電路有安培表內(nèi)接或外接兩種接法：

兩種接法都有系統(tǒng)誤差，所以為了確定實(shí)驗(yàn)電路，一般有兩種方法：一是比值法，二是試接法。

（2）歐姆表：歐姆表是根據(jù)閉合電路的歐姆定律制成的。

（3）用安培表和伏特表測(cè)定電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。

如圖1所示電路，用伏特表測(cè)出路端電壓，同時(shí)用安培表測(cè)出路端電壓時(shí)流過(guò)電流的電流I1；改變電路中的可變電阻，測(cè)出第二組數(shù)據(jù)；根據(jù)閉合電路歐姆定律，列方程組（如圖2）

解之，求得（如圖3）

上述通過(guò)兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求解電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法，由于偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過(guò)調(diào)節(jié)變阻器的阻值，測(cè)量5組～8組對(duì)應(yīng)的U、I值并列成表格，然后根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)在U--I坐標(biāo)系中標(biāo)出各組數(shù)據(jù)的坐標(biāo)點(diǎn)，作一條直線，使它通過(guò)盡可能多的坐標(biāo)點(diǎn)，而不在直線上的坐標(biāo)點(diǎn)能均等分布在直線兩側(cè)，如圖所示：這條直線就是閉合電路的U--I圖像，U是I的一次函數(shù)，圖像與縱軸的交點(diǎn)即電動(dòng)勢(shì)，圖像斜率為電阻r。 2100433B

閉合電路歐姆定律意義說(shuō)明

定律說(shuō)明了閉合電路中的電流取決于兩個(gè)因素即電源的電動(dòng)勢(shì)和閉合回路的總電阻，這是一對(duì)矛盾在電路中的統(tǒng)一。變式E=U_外 U_內(nèi)=I (R r)則說(shuō)明了在閉合電路中電勢(shì)升和降是相等的。

①用電壓表接在電源兩極間測(cè)得的電壓是路端電壓U_外，不是內(nèi)電路兩端的電壓U_內(nèi)，也不是電源電動(dòng)勢(shì)，所以U_外內(nèi)=0，此時(shí)E=U_外，即電源電動(dòng)勢(shì)等于電源沒有接入電路時(shí)的路端電壓。

③式E=I (R r)只適用于外電路為純電阻的閉合電路。U_外=E－Ir和E=U_外 U_內(nèi)適用于所有的閉合電路。

閉合電路歐姆定律相關(guān)定義

①內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路叫做閉合電路的內(nèi)電路。

②內(nèi)阻：內(nèi)電路的電阻叫做電源的內(nèi)阻。

③內(nèi)電壓：當(dāng)電路中有電流通過(guò)時(shí)，內(nèi)電路兩端的電壓叫內(nèi)電壓，用U_內(nèi)表示。

④外電路：電源外部的電路叫閉合電路的外電路。

⑤外電壓：外電路兩端的電壓叫外電壓，也叫路端電壓，用U_外表示。

⑥電動(dòng)勢(shì)：電動(dòng)勢(shì)表示在不同的電源中非靜電力做功的本領(lǐng)，常用符號(hào)E（有時(shí)也可用ε）表示。

當(dāng)電路中的電流最大時(shí)定值電阻上消耗的功率最大。當(dāng)為滑動(dòng)變阻器時(shí)分析要看具體的情況，可結(jié)合電源的輸出的最大功率的關(guān)系，把滑動(dòng)變阻器以外的電阻看做電源的內(nèi)電阻，此時(shí)電路可等效成為一個(gè)新電源和滑動(dòng)變阻器組成的新電路，然后利用電源輸出的最大功率的關(guān)系分析即可。

內(nèi)容

閉合電路里的電流，跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟整個(gè)電路的電阻成反比 。

公式

I=E/(R r)

路端電壓與外電阻

（1）當(dāng)外電阻R增大時(shí)，根據(jù)I=E/(R r)可知，電流I減?。é藕蛂為定值），內(nèi)電壓Ir減小，根據(jù)U=ε-Ir可知路端電壓U增大。

特例

當(dāng)外電路斷開時(shí)，R=∞，I=0，Ir=0，U=ε。

（2）當(dāng)外電阻R減小時(shí)，根據(jù)I=E/(R r)可知，電流I增大，內(nèi)電壓Ir增大，根據(jù)U=ε-Ir可知路端電壓U減小。

特例

當(dāng)外電阻R=0（短路）時(shí)，I=E/r，內(nèi)電壓Ir=ε，路端電壓U=0。