閉合電路
閉合電路
閉合電路是指電荷沿電路繞一周后可回到原位置的電路。一個簡單的閉合電路由電源、用電器、導線和開關組成。閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決定，對一定的電源，，r視為不變，因此，的變化總是由外電路的電阻變化引起的。上述通過兩組實驗數據求解電動勢和內電阻的方法，由於偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過調節變阻器的阻值，測量5組～8組對應的U、I值並列成表格，然後根據測得的數據在U--I坐標系中標出各組數據的坐標點，作一條直線，使它通過儘可能多的坐標點，而不在直線上的坐標點能均等分佈在直線兩側，如圖所示：這條直線就是閉合電路的U--I圖像，根據，U是I的一次函數，圖像與縱軸的交點即電動勢，圖像斜率。
閉合電路
全電路歐姆定律(閉合電路歐姆定律)公式:I=E/(R+r)
其中E為電動勢,r為電源內阻，內電壓U內=Ir,E=U內+U外
適用範圍：純電阻電路
閉合電路中的能量轉化:
E=U+Ir
EI=UI+I^2R
P釋放=EI
P輸出=UI
純電阻電路中
P輸出=I^2R
=E^2R/(R+r)^2
=E^2/(R+2r+r^2/R)
當 r=R時 P輸出最大,P輸出=E^2/4r
(均值不等式)
1、電動勢：電動勢是描述電源把其他形式的能轉化為電能本領的物理量。要注意理解：（1）是由電源本身所決定的，跟外電路的情況無關。（2）物理意義：電動勢在數值上等於電路中通過1庫侖電量時電源所提供的電能或理解為在把1 庫侖正電荷從負極（經電源內部）搬送到正極的過程中，非靜電力所做的功。（3）注意區別電動勢和電壓的概念。電動勢是描述其他形式的能轉化成電能的物理量，是反映非靜電力做功的特性。電壓是描述電能轉化為其他形式的能的物理量，是反映電場力做功的特性。
2、閉合電路的歐姆定律：
（1）意義：描述了包括電源在內的全電路中，電流強度與電動勢及電路總電阻之間的關係。
（2）公式：；常用表達式還有：。
3、路端電壓U，內電壓U’隨外電阻R變化的討論：
外電阻R 總電流內電壓路端電壓
增大減小減小增大
（斷路）OO等於
減小增大增大減小
（短路）（短路電流）
閉合電路中的總電流是由電源和電路電阻決定，對一定的電源，，r視為不變，因此，的變化總是由外電路的電阻變化引起的。根據，畫出U--R圖像，能清楚看出路端電壓隨外電阻變化的情形。
還可將路端電壓表達為，以，r為參量，畫出U--I圖像。
這是一條直線，縱坐標上的截距對應於電源電動勢，橫坐標上的截距為電源短路時的短路電流，直線的斜率大小等於電源的內電阻，即。
4、在電源負載為純電阻時，電源的輸出功率與外電路電阻的關係是：
。由此式可以看出：當外電阻等於內電阻，即R = r時，電源的輸出功率最大，最大輸出功率為，電源輸出功率與外電阻的關係可用P--R圖像表示。
電源輸出功率與電路總電流的關係是：
。顯然，當時，電源輸出功率最大，且最大輸出功率為：。P--I圖像如圖所示。
選擇路端電壓為自變數，電源輸出功率與路端電壓的關係是：
顯然，當時，。P--U圖像如圖所示。
綜上所述，恆定電源輸出最大功率的三個等效條件是：（1）外電阻等於內電阻，即。（2）路端電壓等於電源電動勢的一半，即。（3）輸出電流等於短路電流的一半，即。除去最大輸出功率外，同一個輸出功率值對應著兩種負載的情況。一種情況是負載電阻大於內電阻，另一種情況是負載電阻小於內電阻。顯然，負載電阻小於內電阻時，電路中的能量主要消耗在內電阻上，輸出的能量小於內電阻上消耗的能量，電源的電能利用效率低，電源因發熱容易燒壞，實際應用中應該避免。
5、同種電池的串聯：
n個相同的電池同向串聯時，設每個電池的電動勢為，內電阻為r，則串聯電池組的總電動勢，總內電阻，這樣閉合電路歐姆定律可表示為，串聯電池組可以提高輸出的電壓，但應注意電流不要超過每個電池能承受的最大電流。
6、電阻的測量：
（1）伏安法：伏安法測電阻的原理是部分電路的歐姆定律，測量電路有安培表內接或外接兩種接法，如圖甲、乙：
兩種接法都有系統誤差，測量值與真實值的關係為：當採用安培表內接電路（甲）時，由於安培表內阻的分壓作用，電阻的測量值；當採用安培表外接電路（乙）時，由於伏特表的內阻有分流作用，電阻的測量值，可以看出：當和時，電阻的測量值認為是真實值，即系統誤差可以忽略不計。所以為了確定實驗電路，一般有兩種方法：一是比值法，若時，通常認為待測電阻的阻值較大，安培表的分壓作用可忽略，應採用安培表內接電路；若時，通常認為待測電阻的阻值較小，伏特表的分流作用可忽略，應採用安培表外接電路。若時，兩種電路可任意選擇，這種情況下的電阻叫臨界電阻，，待測電阻和比較：若>時，則待測電阻阻值較大；若<時，則待測電阻的阻值較小。>
二是試接法：在、未知時，若要確定實驗電路，可以採用試接法，如圖所示：如先採用安培表外接電路，然後將接頭P由a點改接到b點，同時觀察安培表與伏特表的變化情況。若安培表示數變化比較顯著，表明伏特表分流作用較大，安培表分壓作用較小，待測電阻阻值較大，應採用安培表內接電路。若伏特表示數變化比較顯著，表明安培表分壓作用較大，伏特表分流作用較小，待測電阻阻值較小，應採用安培表外接電路。
（2）歐姆表：歐姆表是根據閉合電路的歐姆定律製成的。
a．歐姆表的三個基準點。
如圖，虛線框內為歐姆表原理圖。歐姆表的總電阻，待測電阻為，則
，可以看出，隨按雙曲線規律變化，因此歐姆表的刻度不均勻。當= 0時，--指針滿偏，停在0刻度；當時，--指針不動，停在電阻刻度；當時，--指針半偏，停在刻度，因此又叫歐姆表的中值電阻。如圖所示。
b．中值電阻的計算方法：當用1檔時，，即錶盤中心的刻度值，當用檔時，。
c．歐姆表的刻度不均勻，在“”附近，刻度線太密，在“0”附近，刻度線太稀，在“”附近，刻度線疏密道中，所以為了減少讀數誤差，可以通過換歐姆倍率檔，儘可能使指針停在中值電阻兩次附近範圍內。由於待測電阻雖未知，但為定值，故讓指針偏轉太小變到指在中值電阻兩側附近，就得調至歐姆低倍率檔。反之指針偏角由太大變到指在中值電阻兩側附近，就得調至歐姆高倍率檔。
（3）用安培表和伏特表測定電池的電動勢和內電阻。
如圖所示電路，用伏特表測出路端電壓，同時用安培表測出路端電壓時流過電流的電流I1；改變電路中的可變電阻，測出第二組數據；根據閉合電路歐姆定律，列方程組：解之，求得
上述通過兩組實驗數據求解電動勢和內電阻的方法，由於偶然誤差的原因，誤差往往比較大，為了減小偶然因素造成的偶然誤差，比較好的方法是通過調節變阻器的阻值，測量5組～8組對應的U、I值並列成表格，然後根據測得的數據在U--I坐標系中標出各組數據的坐標點，作一條直線，使它通過儘可能多的坐標點，而不在直線上的坐標點能均等分佈在直線兩側，如圖所示：這條直線就是閉合電路的U--I圖像，根據，U是I的一次函數，圖像與縱軸的交點即電動勢，圖像斜率。
基本信息
- 中文名
- 閉合電路
- 外文名
- Closed circuit
- 基本組合
- 電源、用電器、導線和開關
- 因變數
- 外電阻
- 總電流
- 是由電源和電路電阻決定
- 定義
- 電荷沿電路繞一周后可回到原位