电动势与路端电压的区别是概念题高发区:外电阻增大路端电压反而增大,短路时路端电压为零;「大内小外」的接法选择与测 E、r 实验的图象法,是电学实验题的双核心。
闭合电路欧姆定律
- 电动势 E:描述电源把其他形式能转化为电能本领的物理量
- 电流:I = E/(R + r),R 为外电阻,r 为内阻
- 路端电压:U = E − Ir = IR,随外电阻增大而增大
- 断路(R 无穷大):U = E,电压表直接接电源测得的就是电动势近似值
- 短路(R = 0):U = 0,电流最大 I短 = E/r,非常危险
功率与效率
| 物理量 | 公式 | 说明 |
|---|---|---|
| 电源总功率 | P总 = EI | 电源消耗的全部功率 |
| 内阻消耗 | P内 = I²r | 发热损耗 |
| 输出功率 | P出 = UI = EI − I²r | 外电路得到的功率 |
| 电源效率 | η = U/E × 100% | 外电阻越大效率越高,但输出功率未必大 |
伏安法测电阻与测 E、r 实验
| 内容 | 接法与结论 | 误差来源 |
|---|---|---|
| 电流表内接 | 适合测大电阻(R ≫ RA),口诀「大内」 | 电压表测的是 R 与电流表之和,测量值偏大 |
| 电流表外接 | 适合测小电阻(R ≪ RV),口诀「小外」 | 电流表测的是 R 与电压表总电流,测量值偏小 |
| 测 E、r | U = E − Ir 图象:纵截距为 E,斜率大小为 r | 常用接法下 E 测量值偏小、r 偏小 |
辨析:电动势等于路端电压吗
只有断路时才相等。有电流通过时路端电压 U = E − Ir,总小于电动势,差值 Ir 就是内阻分走的电压。判断口诀:电动势是「电源的户口本」,路端电压是「外电路拿到手的」,中间隔了个内阻。考题问「接入更多用电器后路端电压怎么变」——并联越多外电阻越小,I 增大,U 减小(灯变暗)。