闭合电路欧姆定律是电路理论中的基本定律,以下是对其内容的详细解读:
1. 公式:$I=\frac{E}{R+r}$,表示电流$I$与电源电动势$E$成正比,与内电阻$r$和外电阻$R$之和成反比。
2. 该定律适用于纯电阻电路,揭示了闭合电路中电流的分布规律。
3. 闭合电路由电源、用电器及导线组成,分为内电路和外电路。内电路指电源内部的电路,包括内电阻;外电路指电源外部的电路,包括外电阻。
4. 路端电压的表达式为$U=E-Ir$,描述了电源电动势、电流和内电阻之间的关系。
5. 路端电压随外电阻的变化规律如下:
- 当外电阻$R$增大时,电流$I$减小,路端电压$U$增大。
- 当外电阻$R$减小时,电流$I$增大,路端电压$U$减小。
- 特殊情况:外电路断开时,电流$I$为0,路端电压$U$等于电源电动势$E$;电源短路时,外电阻$R$为0,电流$I$为$\frac{E}{r}$。
相关例题解析:
以“神舟九号”与“天宫一号”的成功对接为例,飞行器在太空飞行主要依赖太阳能电池提供能量。已知某太阳能电池板的开路电压为800mV,短路电流为40mA。若将该电池板与20Ω的电阻连成闭合电路,求其路端电压。
解析:电池板未接入外电路时,路端电压等于电动势,即$E=800mV$。根据闭合电路欧姆定律,短路电流$I_短=\frac{E}{r}$,则内阻$r=\frac{E}{I_短}=20Ω$。将电池板与20Ω电阻连成闭合电路时,电流$I=\frac{E}{R+r}=\frac{800}{20+20}$mA=20mA。因此,路端电压$U=IR=400mV=0.4V$。故答案为D。
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