浅谈高中物理中闭合电路欧姆定律的应用

（内蒙古鄂尔多斯准格尔旗世纪中学 内蒙古鄂尔多斯 017100）

一、相关概念及理解

1.闭合电路欧姆定律的公式及定义

①闭合电路欧姆定律的相关概念：在闭合电路中电流值的大小与电动势与电路中总电阻的商保持同等变化趋势。[1]

②闭合电路欧姆定律公式：I=E/（R+r），其电流由I表示，电动势由E表示，电池内阻与外阻分别由r与R表示。

③常见几种变形公式，如下所示：

E=I（R+r）；E=U外+U内；U外=E-Ir。

2.闭合电路欧姆定律的理解

①定律中所描述的电动势需要排除电源内阻而计算得到，因此不能直接测量电源的输出电压，而应该通过变负载测试得出电源的真正电动势。

②当电路没有闭合，内电路没有电流通过，所以U内=0，此时E=U外。此时外阻为无穷大，因而断点两端分得的电压即为电源电动势。

③公式E=I（R+r）在应用中限于纯电阻电路，在应用于复杂情境下需考虑阻抗的影响。U外=E-Ir和E= U外+U内的限制条件则为闭合回路，对于含电容的交流电路也需要考虑阻抗。[2]

二、闭合电路欧姆定律的解题思路

1.闭合电路的欧姆定律

例一：

如图，R为可变电阻。R=R1＝2Ω时，U=U1＝4V；R=R2＝5Ω时，U=U2＝5V.求：电源的电动势E和内阻r。

解析：由闭合电路欧姆定律得

联立①②并代入数据解得E＝6V，r＝1Ω

总结：闭合电路常由内外电路组成，连接各负载的导线与负载构成外电路，电源内部导体结构构成内电路。在讨论电学性能参数的过程中为区分内外电路阻值，常用r和R来分别表示二者。当研究的对象是外电路整体或外电路的局部时，通常使用部分电路欧姆定律进行研究。对于电路中的某一部分来说，其电流同样遵循类似的规律，即电流与端电压成正比，与电阻成反比。为熟练解决题目中的电路问题，应对欧姆定律加以掌握并勤加思考，合理使用。

2.闭合电路的动态分析

动态分析思路：

①外电压U，电路中总电流I与外部电阻R规则可以按以下归纳：

当R增大时，I减少，又据U=E-Ir知，U增加.当R增大到∞时，I=0，U=E（断路）

当R减小时，I增加，又据U=E-Ir知，U减少.当R减小到零时，I=Er ，U=0（短路）

②动态电路问题常表现为电路内调节元件，例如滑动变阻器阻值的调整会导致全电路内局部电学数值的改变，针对这种问题进行解题时不仅需要使用欧姆定律，更要考虑到串联并联电路相关的性质。[3]

③将电阻作为解题突破口，根据电路网络特性和欧姆定律对全电路进行分析，进而确定电路中的干路电流、总电阻以及路端电压，确定上述数值的变化规律，并确定部分电路内的电学数值变化。

例二：某一电路如图所示，电动势为E，内阻为r，A处电流I，V处电压为U，当R5触点向a端移动时，则有（ ）

A.I变大，U变小 B.I变大，U变大

B.I变小，U变大 D.I变小，U变小

解析：当R5向a端移动时，R5呈现减少趋势，导致外电路阻值变小，根据公式可知，回路的外电阻减小，同时电动势没有变化，因而总电流增大。此时内阻分压也会增加，从而使得外电路分压减小。这样就使得与R5并联的支路电流同时减小，从而使电压表和电流表读数同时减小。因此应该选择的选项为D。

总结：选某一闭合电路研究时若其中电阻变化为单一变量，此电阻会引发其他电路中相关参数的改变，这种改变遵循下述原则：

（1）当可变电阻与待测电阻呈并联关系时，可变电阻的阻值越大，则通过待测的电流也就越大。

（2）当可变电阻与待测电阻呈并联关系时，可变电阻的阻值越小，则通过待测的电流也就越小。

这种现象是并联部分分压增大所造成的，当分压增大时待测电阻阻值不变，因而测得的电流就会增大。

三、闭合电路欧姆定律的实际应用

1.电路变化情况分析

对电路的动态进行分析时使用欧姆定律可有效确保电路动态稳定、科学，一定程度上提升电力使用效率。在电路当中主要通过分析电路变化的要点结合原有状态，借助于欧姆定律进行动态分析，找出电路中各个电学性能参数的变化趋势。另一方面也可以以电路串联与并联的区别作为切入点。在通常情况下，如果可变电阻以并联的形式与主电路进行连接，当电气设备与可变电阻并联，其I、U、P的变化情况与可变电阻增减一致，而在串联电路中，这三项数值的变化则同可变电阻数值变化呈反比。

2.应用闭合电路欧姆定律分析电路故障

将闭合电路欧姆定律熟练应用于解题中需要对闭合电路欧姆定律的相关定义和公式进行全面了解，尝试从多角度来分析题中隐含条件：如对闭合电路中的故障点进行人为假设再使用欧姆定律对直流电路问题进行推导，顺向推理的同时采用直流电路解题思想，最后确定故障状况和推理结果是否一致，在透彻了解闭合电路结构的基础上明确电路各个部分改变以及造成全电路局部改变的关系与规律，才能熟练地解决电路故障相关问题。

结语

欧姆定律的学习与运用在高中物理教学中是需要加以关注的重点之一，这一重要性在理论层面上与实际生活中都有体现。在学习过程中首先要针对欧姆定律的基本原理进行了解，并通过生活实际观察获取与欧姆定律相关的知识。欧姆定律的相关内容在高考中也属于一个高频考点，熟练使用欧姆定律思想能使一部分闭合电路中的常见问题迎刃而解。欧姆定律在电力学科中也多有应用，有效地应对了大量有关生产和生活的现实用电情况。