閉合電路歐姆定律習題

解1：因為電動機的電壓是12V，電動機線圈的電阻是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：以上兩種錯解主要表現(xiàn)為不能正確的理解歐姆定律，在含有電動機的非純電阻電路中，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；電動機是把電能轉(zhuǎn)化為機械能。根據(jù)能量守恒定律，電源轉(zhuǎn)化來的總電能=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），所以，E=UR+r＋U動，UR＋r=22-12=10（V）
又因為UR＋r=I（R＋r）=10V=I（R＋0.5） （1）
P=18W=I2R （2）
故R=4.5Ω，I=2A。
電動機輸出的機械能=電路輸入電動機的電能IU動-電動機線圈電阻消耗的能量I2R動，故P=IU動-I2R動=20（W）
板書：2．動態(tài)電路問題
教師：電路中某個電阻發(fā)生變化會對整個電路產(chǎn)生影響，而整體的變化又制約著局部。對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。簡單地說，就是從局部到整體再到局部。
例2：如圖2所示電路，已知電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定，R1、R2是定值電阻，R3是滑動變阻器。當滑動頭從a移到b，各個電表的示數(shù)如何變化？（投影）
學生思考后，請一個同學來分析。學生：在滑動頭從a移到b的過程中，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。又因為UR1=IR1，則UR1減小，U2=U-UR1，所以U2變大，電壓表V2變大。I3的變化不會分析。
教師：因為R3變大，電壓表V2也變大，所以R3支路中的電流I3的變化無法直接用歐姆定律求出?？梢杂貌⒙?lián)電路電流分配的特點求解，I3=I1-I2，I1減小，I2增大，所以I3減小。
對變化電路的討論，一般情況下認為電源的E和r在短時間內(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)的特點及規(guī)律來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，已知電源的電動勢E和內(nèi)電阻r恒定，R0是定值電阻，R是滑動變阻器，當滑動頭從a移到b的過程中，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，當滑動變阻器的滑動頭放在a、b兩端時，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。當滑動變阻器的滑動頭放在中點時，電路中的總電阻最大，R總=R0+r+R／4，電流有最小值。所以，當滑動變阻器的滑動頭從a端滑到b端時，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之間接入一個定值電阻R1，b、c之間接入一個定值電阻R2，則滑動變阻器的滑動頭從a移到b的過程中，電流表的示數(shù)如何變化？
思考2．如果電路如圖4所示，滑動變阻器