ScienceWord教學應用分享：閉合電路歐姆定律 - 碩陽數位科技 ...

能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等於內、外電路上電勢降落之和。

理解路端電壓與負載的關係，知道這種關係的公式表達和圖線表達，並能用來 ... 碩陽數位科技HEe-CompassNews022期 TableofContents 發行資訊 活動快訊 e-Learning應用新知 Koha教學使用個案研究 ScienceWord教學應用分享：閉合電路歐姆定律 馬來西亞2009全國網上教學研討會專題演講回顧(一) 就是i創意：運用網路資源豐富iPortfolio 創用CC簡介一：創用CC授權之四種要素與六種組合 創用CC簡介二：創用CC授權條款共通之特色 創用CC簡介三：創用CC常見問題集 教育小常識 ScienceWord教學應用分享：閉合電路歐姆定律 以下教學範例由Novoasoft提供 課程名稱：閉合電路歐姆定律 教學目標 知識與技能 能夠推導出閉合電路歐姆定律及其公式，知道電源的電動勢等於內、外電路上電勢降落之和。

理解路端電壓與負載的關係，知道這種關係的公式表達和圖線表達，並能用來分析、計算有關問題。

掌握電源斷路和短路兩種特殊情況下的特點。

知道電源的電動勢等於電源沒有接入電路時兩極間的電壓。

熟練應用閉合電路歐姆定律解決有關的電路問題。

理解閉合電路的功率運算式，知道閉合電路中能量的轉化。

過程與方法 透過演示路端電壓與負載的關係實驗，培養學生利用"實驗研究，得出結論"的探究物理規律的科學思路和方法。

透過利用閉合電路歐姆定律解決一些簡單的實際問題，培養學生運用物理知識解決實際問題的能力。

情感、態度與價值觀 透過本節課程教學，加強對學生科學素質的培養，通過探究物理規律培養學生的創新精神和實踐能力。

教學重點 推導閉合電路歐姆定律，應用定律進行有關討論。

路端電壓與負載的關係。

教學難點 路端電壓與負載的關係。

教學方法 演示實驗，討論、講解。

教學用具： 滑動變阻器、電壓表、電流錶、電鍵、導線若干、投影儀、多媒體電腦。

教學過程 我們知道電源是通過非靜電力做功把其他形式能轉化為電能的裝置。

只有用導線將電源、用電器連成閉合電路，電路中才有電流。

那麼電路中的電流大小與哪些因素有關？電源提供的電能是如何在閉合電路中分配的呢？今天我們就學習這方面的知識。

主要物理量 研究閉合電路，主要物理量E、r、R、I、U，前兩個是常量，後三個是變數。

閉合電路歐姆定律的表達形式有： E=U外+U內 I=（I、R間關係） U=E−Ir（U、I間關係） U=E（U、R間關係） 從C式看出：當外電路斷開時（I=0），路端電壓等於電動勢。

而這時用電壓表去測量時，讀數卻應該略小於電動勢（有微弱電流）。

當外電路短路時（R=0，因而U=0）電流最大為Im=（一般不允許出現這種情況，會把電源燒壞）。

電源的功率和效率 (1)功率： ①電源的功率（電源的總功率）PE=EI ②電源的輸出功率P出=UI ③電源內部消耗的功率Pr=I2r (2)電源的效率：η===（最後一個等號只適用於純電阻電路） 電源的輸出功率：P==∙≤。

而當內外電阻相等時， 電源的輸出功率最大，為Pm=。

已知如下圖，E=6V，r=4Ω，R1=2Ω，R2的變化範圍是0~10Ω。

求： 電源的最大輸出功率 R1上消耗的最大功率 R2上消耗的最大功率 解： R2=2Ω時，外電阻等於內電阻，電源輸出功率最大為2.25W； R1是定值電阻，電流越大功率越大，所以R2=0時R1上消耗的功率最大為2W； 把R1也看成電源的一部分，等效電源源的内阻為6Ω，所以，當R2=6Ω時，R2上消耗的功率最大為1.5W。

變化電路的討論 閉合電路中只要有一隻電阻的阻值發生變化，就會影響整個電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發生變化。

討論依據是：閉合電路歐姆定律、部分電路歐姆定律、串聯電路的電壓關係、並聯電路的電流關係。

以圖1電路為例：設R1增大，總電阻一定增大；由I=，I一定減小； 由U=E−Ir，U一定增大；因此U4、I4一定增大； 由I3=I−I4，I3、U3一定減小； 由U2=U−U3，U2、I2一定增大； 由I1=I3−I2，I1一定減小。

總結規律如下： 總電路上R增大時總電流I減小，路端電壓U增大； 變化電阻本身和總電路變化規律相同； 和變化電阻有串聯關係(通過變化電阻的電流也通過該電阻)的看電流(即總電流減小時，該電阻的電流、電壓都減小)； 和變化電阻有並聯關係的(通過變化電阻的電流不通過該電阻)看電壓(即路端電壓增大時，該電阻的電流、電壓都增大)。

例2.如圖2，電源的內阻不可忽略．已知定值電阻R=10Ω，R=8Ω．當電鍵S接位置1時，電流錶的示數為0.20A。

那麼當電鍵S接位置2時，電流錶的示數可能是下列的哪些值。

A、0.28AB、0.25A C、0.22AD、0.19A 解： 電鍵接2後，電路的總電阻減小，總電流一定增大，所以不可能是0.19A．電源的路端電壓一定減小，原來路端電壓為2V，所以電鍵接2後路端電壓低於2V，因此電流一定小於0.25A．所以只能選C 閉合電路的U−I圖像 如圖4中a為電源的U−I圖像；b為外電阻的U−I圖像；兩者的交點座標表示該電阻接入電路時電路的總電流和路端電壓；該點和原點之間的矩形的面積表示輸出功率；a的斜率的絕對值表示內阻大小；b的斜率的絕對值表示外電阻的大小；當兩個斜率相等時（即內、外電阻相等時圖中矩形面積最大，即輸出功率最大（可以看出當時路端電壓是電動勢的一半，電流是最大電流的一半）。

例4.如圖5所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一隻某種型號的定值電阻的伏安特性曲線．若已知該蓄電池組的內阻為2.0Ω，則這只定值電阻的阻值為______Ω。

現有4只這種規格的定值電阻，可任意選取其中的若干隻進行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時是_______W。

解： 由圖像可知蓄電池的電動勢為20V，由斜率關係知外電阻阻值為6Ω。

用3只這種電阻並聯作為外電阻，外電阻等於2Ω，因此輸出功率最大為50W。

滑動變阻器的兩種特殊接法 在電路圖中，滑動變阻器有兩種接法要特別引起重視： 如圖6電路中，當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，到達中點位置時外電阻最大，總電流最小。

所以電流錶A的示數先減小後增大；可以證明：A1的系數一直減小，而A2的系數一直增大。

如圖7電路中，設路端電壓U不變。

當滑動變阻器的滑動觸頭P從a端滑向b端的過程中，總電阻逐漸減小；總電流I逐漸增大；R2兩端的電壓逐漸增大，電流I2也逐漸增大（這是實驗中常用的分壓電路的原理）；滑動變阻器r左半部的電流I'先減小後增大。

例5.如圖8所示，電路中ab是一段長10cm，電阻為100Ω的均勻電阻絲。

兩隻定值電阻的阻值分別為R=80Ω和R=20Ω。

當滑動觸頭P從a端緩慢向b端移動的全過程中燈泡始終發光。

則當移動距離為____cm時燈泡最亮，移動距離為_____cm時燈泡最暗。

解： 當P移到右端時，外電路總電阻最小，燈最亮，這時aP長10cm。

當aP間電阻為20Ω時，外電路總電阻最大，燈最暗，這時aP長2cm。

斷路點的判定 當由純電阻組成的串聯電路中僅有一處發生斷路故障時，用電壓表就可以方便地判定斷路點：凡兩端電壓為零的用電器或導線是無故障的；兩端電壓等於電源電壓的用電器或導線發生了斷路。

黑盒問題 如果黑盒內只有電阻，分析時，從電阻值最小的兩點間開始。

例6.如圖9所示，黑盒有四個接線柱，內有4組電阻值均為6Ω的電阻，每組電阻都直接與接線柱相連。

測得Rab=6Ω,Rac=Rad=10Ω。

Rbc=Rbd=Rcd=4Ω，試畫出黑盒內的電路 解： 由於最小電阻是Rbc=Rbd=Rcd=4Ω，只有2組6Ω串聯後再與1組6Ω並聯才能出現4Ω,因此bc、cd、db間應各接1組電阻；再於ab之間接1組電阻，結論正合適（如上圖10所示）。

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