閉合電路

物理概述

閉合電路：

電源是提供電能的，用電器是消耗電能的，導線是輸送電能的，開關是控制電流通斷的。

電源一般有電池和發電機，用電器就是像燈泡一類的。

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)

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。

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：I=E/(R+r)

電壓與電阻關係

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。

還可將路端電壓表達為：以r為參量的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。

輸出功率與外電阻關係

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。

（2）路端電壓等於電源電動勢的一半。

（3）輸出電流等於短路電流的一半。

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，實際套用中應該避免。

同種電池的串聯