闭合电路

电荷沿电路绕一周后可回到原位置的电路

闭合电路是指电荷沿电路绕一周后可回到原位置的电路。一个简单的闭合电路由电源、用电器、导线和开关组成。闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对一定的电源，r视为不变，因此，电流的变化总是由外电路的电阻变化引起的。

物理概述

闭合电路：

电源是提供电能的，用电器是消耗电能的，导线是输送电能的，开关是控制电流通断的。

电源一般有电池和发电机，用电器就是像灯泡一类的。

物理简介

全电路欧姆定律(闭合电路欧姆定律)公式:I=E/(R+r)

其中E为电动势,r为电源内阻,内电压U内=Ir,E=U内+U外

适用范围:纯电阻电路

物理公式

闭合电路中的能量转化:

E=U+Ir

EI=UI+I^2R

P释放=EI

P输出=UI

纯电阻电路中

P输出=I^2R

=E^2R/(R+r)^2

=E^2/(R+2r+r^2/R)

当 r=R时 P输出最大,P输出=E^2/4r

(均值不等式)

基本规律

电动势

电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量。要注意理解：

（1）是由电源本身所决定的，跟外电路的情况无关。

（2）物理意义：电动势在数值上等于电路中通过1库仑电量时电源所提供的电能或理解为在把1 库仑正电荷从负极（经电源内部）搬送到正极的过程中，非静电力所做的功。

（3）注意区别电动势和电压的概念。电动势是描述其他形式的能转化成电能的物理量，是反映非静电力做功的特性。电压是描述电能转化为其他形式的能的物理量，是反映电场力做功的特性。

闭合电路的欧姆定律

（1）意义：描述了包括电源在内的全电路中，电流强度与电动势及电路总电阻之间的关系。

（2）公式：；常用表达式还有：I=E/(R+r)

电压与电阻关系

闭合电路中的总电流是由电源和电路电阻决定，对一定的电源，r视为不变，因此，的变化总是由外电路的电阻变化引起的。

还可将路端电压表达为：以r为参量的U--I图像。

这是一条直线，纵坐标上的截距对应于电源电动势，横坐标上的截距为电源短路时的短路电流，直线的斜率大小等于电源的内电阻。

输出功率与外电阻关系

恒定电源输出最大功率的三个等效条件是：

（1）外电阻等于内电阻。

（2）路端电压等于电源电动势的一半。

（3）输出电流等于短路电流的一半。

除去最大输出功率外，同一个输出功率值对应着两种负载的情况。一种情况是负载电阻大于内电阻，另一种情况是负载电阻小于内电阻。显然，负载电阻小于内电阻时，电路中的能量主要消耗在内电阻上，输出的能量小于内电阻上消耗的能量，电源的电能利用效率低，电源因发热容易烧坏，实际应用中应该避免。

同种电池的串联

n个相同的电池同向串联时，设每个电池的电动势为，内电阻为r，则串联电池组的总电动势，总内电阻，这样闭合电路欧姆定律可表示为，串联电池组可以提高输出的电压，但应注意电流不要超过每个电池能承受的最大电流。

电阻的测量

（1）伏安法：伏安法测电阻的原理是部分电路的欧姆定律，测量电路有安培表内接或外接两种接法：

两种接法都有系统误差，所以为了确定实验电路，一般有两种方法：一是比值法，二是试接法。

（2）欧姆表：欧姆表是根据闭合电路的欧姆定律制成的。

（3）用安培表和伏特表测定电池的电动势和内电阻。

如图1所示电路，用伏特表测出路端电压，同时用安培表测出路端电压时流过电流的电流I1；改变电路中的可变电阻，测出第二组数据；根据闭合电路欧姆定律，列方程组（如图2）

解之，求得（如图3）

上述通过两组实验数据求解电动势和内电阻的方法，由于偶然误差的原因，误差往往比较大，为了减小偶然因素造成的偶然误差，比较好的方法是通过调节变阻器的阻值，测量5组～8组对应的U、I值并列成表格，然后根据测得的数据在U--I坐标系中标出各组数据的坐标点，作一条直线，使它通过尽可能多的坐标点，而不在直线上的坐标点能均等分布在直线两侧，如图所示：这条直线就是闭合电路的U--I图像，U是I的一次函数，图像与纵轴的交点即电动势，图像斜率为电阻r。

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