閉合電路
1、定義:用導線、電源、用電器連成的閉合電路。
2、外電路:電源外部的用電器和導線構成的電路。
3、內電路:電源內部的電路。
(閉合電路分為內電路和外電路)
4、閉合電路電流方向
(1)外電路:電流方向由正極流向負極,沿著電流方向電勢降低。
(2)內電路:在電源內部,通過非靜電力做功使正電荷由負極移動到正極,電流的方向由負極流向正極。
閉合回路中能量轉化關系
若外電路的用電器是純電阻電路,則外電路能量轉化關系是電能轉化成熱能。
E外=I2Rt=Q熱
內電路也有電源內阻r,當電流I流過電源時,也有一部分電能轉化為熱能。
E內=I2rt=Q熱
電路中的能量由電源內部非靜電力做功而來:W=Eq=EIt
由能量守恒定律:W=E外+E內
即:EIt=I2Rt+I2rt ??E=IR+Ir=I(R+r)?I=E/(R+r)(閉合電路歐姆定律表達式)
閉合電路歐姆定律
1、表述:閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比,跟內外電路的電阻之和成反比。
2、表達式:I=E/(R+r)。
3、說明:
(1)I=E/(R+r)只適用于純電阻電路。
(2)U外=IR是外電路上的電勢降落,U外習慣上叫做路端電壓。
(3)U內=Ir是內電路上的電勢降落,U內習慣上叫做內電壓。
(4)由I=E/(R+r)?E=IR+Ir=U外+U內
路端電壓和負載的關系
如下圖,根據閉合電路歐姆定律可知。
當R增大,電流減小,路端電壓增大;
當R減小,電流增大,路端電壓減小;
路端電壓U和電流I的關系:U=E—Ir
(U—I圖像,路端電壓U和電流I的圖像)
U—I圖像的物理意義
(1)在縱軸上的截距表示電源的電動勢。(表示電路斷路狀態)
(2)在橫軸上的截距表示電源的短路電流。I=E/r
(3)圖像斜率的絕對值表示電源的內阻,圖像越傾斜,表示電源內阻越大。
電源的功率和效率
1、電源的功率
電源的總功率:P總=EI
電源輸出功率:P出=U外I
電源內部消耗的功率:P內=I2r
2、電源的效率
η=P出/P總=U外I/EI==U外/E=IR/I(R+r)=R/(R+r)(只適用于純電阻電路)
電源的輸出功率與外電阻的關系
P出=IU外=E/(R+r)×E/(R+r)×R=
由推導式可知:當內阻R和外阻R 相等時,P有最大值(這個結論必須在理解的基礎上記住,考試常考!!)
電源輸出功率隨外電阻變化的圖線
閉合電路的動態電路分析(考試必考!)