閉合電路歐姆定律習(xí)題

解1：因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)的電壓是12V，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻是1Ω，所以電路中的電流I=U／R線=12／1=1A，電阻R=P／I2=18／I2=18Ω。
解2：I=E／R總=22／（1＋R＋0.5） （1）
電阻R上消耗的電功率是18W，P=18W=I2R （2）
（1）、（2）式聯(lián)立，解出I和R的值。
教師：以上兩種錯(cuò)解主要表現(xiàn)為不能正確的理解歐姆定律，在含有電動(dòng)機(jī)的非純電阻電路中，亂套公式，不考慮公式的物理意義。本題是非純電阻電路，應(yīng)從能量的分配和轉(zhuǎn)化的角度去思考和解答。在電路中，電源的作用是把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能，是電路中的總能量。用電器在電路中的作用是把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，本題中，電阻R是把電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，是純電阻；電動(dòng)機(jī)是把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)能量守恒定律，電源轉(zhuǎn)化來(lái)的總電能=電源內(nèi)部電阻消耗的能量+外電路用電器消耗的能量，即IE=I（U內(nèi)＋U外）=I（UR＋r＋U動(dòng)），所以，E=UR+r＋U動(dòng)，UR＋r=22-12=10（V）
又因?yàn)閁R＋r=I（R＋r）=10V=I（R＋0.5） （1）
P=18W=I2R （2）
故R=4.5Ω，I=2A。
電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能=電路輸入電動(dòng)機(jī)的電能IU動(dòng)-電動(dòng)機(jī)線圈電阻消耗的能量I2R動(dòng)，故P=IU動(dòng)-I2R動(dòng)=20（W）
板書(shū)：2．動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題
教師：電路中某個(gè)電阻發(fā)生變化會(huì)對(duì)整個(gè)電路產(chǎn)生影響，而整體的變化又制約著局部。對(duì)變化電路的一般分析步驟是：從局部某一電阻的變化，確定總電阻的變化，進(jìn)一步利用閉合電路的歐姆定律確定總電流、路端電壓的變化，再逐步分析局部電流、電壓及電功率的變化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是從局部到整體再到局部。
例2：如圖2所示電路，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定，R1、R2是定值電阻，R3是滑動(dòng)變阻器。當(dāng)滑動(dòng)頭從a移到b，各個(gè)電表的示數(shù)如何變化？（投影）
學(xué)生思考后，請(qǐng)一個(gè)同學(xué)來(lái)分析。學(xué)生：在滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電阻R3從小變到大，外電路的總電阻變大，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，總電流I將變小，所以電流表A1的示數(shù)變小。又因U=E-Ir，所以路端電壓變大，電壓表V1的示數(shù)變大。又因?yàn)閁R1=IR1，則UR1減小，U2=U-UR1，所以U2變大，電壓表V2變大。I3的變化不會(huì)分析。
教師：因?yàn)镽3變大，電壓表V2也變大，所以R3支路中的電流I3的變化無(wú)法直接用歐姆定律求出?？梢杂貌⒙?lián)電路電流分配的特點(diǎn)求解，I3=I1-I2，I1減小，I2增大，所以I3減小。
對(duì)變化電路的討論，一般情況下認(rèn)為電源的E和r在短時(shí)間內(nèi)是不變的，電路中的I和U是狀態(tài)量，將隨外電阻的變化而變化。交替使用歐姆定律和串、并聯(lián)的特點(diǎn)及規(guī)律來(lái)分析電路中的一些量的變化，能夠較快地得到變化的規(guī)律。
例3：如圖3所示的電路，已知電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定，R0是定值電阻，R是滑動(dòng)變阻器，當(dāng)滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電流表的示數(shù)如何變化？（投影）
教師：由本題的電路結(jié)構(gòu)可知，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭放在a、b兩端時(shí)，電路中的總電阻最小，R總=R0+r，根據(jù)閉合電路的歐姆定律I=E／（R＋r），可知電流有最大值。當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭放在中點(diǎn)時(shí)，電路中的總電阻最大，R總=R0+r+R／4，電流有最小值。所以，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭從a端滑到b端時(shí)，電流表的示數(shù)是先減小后增大。
教師：思考1．若本題電路中的a、c之間接入一個(gè)定值電阻R1，b、c之間接入一個(gè)定值電阻R2，則滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)頭從a移到b的過(guò)程中，電流表的示數(shù)如何變化？
思考2．如果電路如圖4所示，滑動(dòng)變阻器