河北省保定市高阳县中学高中物理 第二章 恒定电流7《闭合电路的欧姆定律》课时达标训练(扫描版) 新人教版选修3-1
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【闭合电路的欧姆定律】是高中物理中恒定电流部分的核心内容,适用于新人教版选修3-1的课程。这个定律是物理学中理解电路工作原理的基础,由德国科学家乔治·西蒙·欧姆在19世纪初提出。定律阐述了电流、电压和电阻之间的基本关系,为分析电路提供了理论基础。 欧姆定律的基本形式为:电流I通过一个电阻R时,两端的电压V等于电流I与电阻R的乘积,即 V = IR。这里的I代表电流,单位是安培(A);V代表电压,单位是伏特(V);R是电阻,单位是欧姆(Ω)。这是欧姆定律的一维形式,适用于单一电阻的情况。 在闭合电路中,情况会稍微复杂一些。闭合电路包括电源、内阻、外电路(含多个电阻)等组成部分。当电源向电路提供电能时,一部分能量在电源内部转化为热能,这部分电压被称为内电压或电源电动势减去内阻的电压。另一部分能量则在外部电路中流动,形成外电压。闭合电路的欧姆定律则考虑了整个电路的情况: 1. **全电路欧姆定律**:总电压V等于电源电动势E减去内电压Ir,即 V = E - Ir。这里的E是电源电动势,Ir是通过电源内阻产生的电压降。 2. **部分电路欧姆定律**:在闭合电路的某一分支上,如果知道该分支的电流I和电阻R,可以使用V = IR来计算该分支上的电压。 3. **电路中的功率和能量守恒**:电流通过电阻时会产生热量,这部分热量Q等于电流I的平方与电阻R的乘积再乘以时间t,即 Q = I²Rt。在整个电路中,电源提供的功率等于所有电阻消耗的功率之和,体现了能量守恒。 4. **串联和并联电路**:在闭合电路中,电阻可以串联或并联。串联电路中,总电阻R总等于各分电阻之和,即 R总 = R1 + R2 + ...;并联电路中,总电阻的倒数等于各分电阻倒数之和,即 1/R总 = 1/R1 + 1/R2 + ...。 5. **电源的内阻**:实际电源如电池,除了电动势E外,还存在内阻r,这会影响电源向电路提供的电压。当电路中的电流增大时,内电压Ir也会增大,导致外电压V减小。 通过这些知识点的学习,学生能够理解和解决关于闭合电路的各种问题,比如计算电流、电压、电阻,以及分析电路中能量的转化和传递。同时,它也为后续学习交流电、电磁感应等更高级的物理概念奠定了基础。在教学实践中,教师通常会通过习题和实验来让学生深入理解和应用闭合电路的欧姆定律。
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