物理 · 高中 · 约 7 分钟

闭合电路欧姆定律:路端电压变化、大内小外与图象法

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、rU = 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)。

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