[理化生]电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律ppt课件

1、电源的电动势和内阻电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律闭合电路的欧姆定律 一、电动势一、电动势1概念：电动势是电源把正电荷从负极送到正极非静概念：电动势是电源把正电荷从负极送到正极非静电力所做的功和移送电荷量的比值，电力所做的功和移送电荷量的比值，E_ ，表，表征的是非静电力做功的本领征的是非静电力做功的本领2物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小在数值上等于本领大小在数值上等于_把把1C的正电荷在的正电荷在电源内从负极移送到正极电源内从负极移送到正极_3 3注意注意: :电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源电动势由电源中非静电力的

2、特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关的体积无关，也跟外电路无关. .等于电源未接入电路两等于电源未接入电路两极的电势差极的电势差. .W/q非静电力非静电力所做的功所做的功例例如下图，直线如下图，直线OAC为某一直流电源的总功率为某一直流电源的总功率PE随电流随电流I变化的图线，抛物线变化的图线，抛物线ODC为同一直流电源内部放热功率为同一直流电源内部放热功率Pr随电流随电流I变化的图线，假设变化的图线，假设A、D对应的横坐对应的横坐标为标为2A，那么下面说法不正确的选项是，那么下面说法不正确的选项是A电源电动势为电源电动势为3V，内阻为，内阻为1B线段线段AD表示的功率为表示的功率为2

3、WC电流为电流为2A时，外电路电阻为时，外电路电阻为0.5D电流为电流为3A时，外电路电阻为时，外电路电阻为2答案：D二、闭合电路的欧姆定律的内容二、闭合电路的欧姆定律的内容E rRI 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路中的电阻之和成反比这个结论通跟内、外电路中的电阻之和成反比这个结论通常叫做闭合电路的欧姆定律常叫做闭合电路的欧姆定律 闭合电路欧姆定律的表达形式有：闭合电路欧姆定律的表达形式有：E=U外外+U内内 rREI （I、R间关系）间关系） U=E-Ir U、I 间关系间关系ErRRU （U、R间关系）间关系）3讨论：讨论：U=E-

4、IrrREI ErRRU 从上式可以看出从上式可以看出: E、r 是常量，是常量，R、I、U是变量是变量a.当外电阻当外电阻R减小时，可知减小时，可知I增大，内电压增大，内电压UIr 增大增大, 路端电压路端电压U减小减小b.当外电路短路时，当外电路短路时，R趋近于零，趋近于零，I趋近于趋近于E/r，路端电，路端电压压U趋近于零电源的内阻一般都很小，所以短路时电趋近于零电源的内阻一般都很小，所以短路时电流很大为流很大为Im=E/r. c.当外电阻当外电阻R增大时，那么增大时，那么I 减小，内电压减小，内电压UIr减小，减小， 路端电压路端电压U增大当外电路断开时，增大当外电路断开时，R变为无限

5、大，变为无限大， I 变为零，变为零，Ir 也变为零，也变为零，U=E 这就是说，这就是说，开路时的路端电压等于电源的电动势开路时的路端电压等于电源的电动势. 而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势而这时用电压表去测量时，读数却应该略小于电动势还有微弱电流通过电源。还有微弱电流通过电源。 三、闭合电路的三、闭合电路的U-I 图象图象 右图中右图中a为电源的为电源的U-I图象；图象；b为外电阻的为外电阻的U-I 图象；图象； a的斜率的绝对值表示内阻大小；的斜率的绝对值表示内阻大小；a与纵轴的交点坐标表与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；示电源的电动势；b的斜率的绝对值表示外电阻的大小的斜

6、率的绝对值表示外电阻的大小;两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输路端电压；该点和原点之间的矩形的面积表示电源的输出功率；出功率；uO I Im iEU M（I，U）b aN三、三、 电源的功率和效率电源的功率和效率电功率：电功率：电源的输出功率电源的输出功率P出出=UI电源内部消耗的功率电源内部消耗的功率Pr=I 2r电源的总功率电源的总功率 PE=EI电源的输出功率，电源的输出功率，rErR/)rR(E)rR(REP4422222 可见电源输出功率随外电阻变化的图线如下图，可见电源输出

7、功率随外电阻变化的图线如下图，O RP出出Pmr而当内外电阻相等时，而当内外电阻相等时，电源的输出功率最大为电源的输出功率最大为rEPm42 电源的效率：电源的效率：rRREUPPE 最后一个等号只适用于纯电阻电路最后一个等号只适用于纯电阻电路例：例：在如下图电路中，电源电动势在如下图电路中，电源电动势E3V，内电阻，内电阻r1，R12，滑动，滑动变阻器变阻器R的阻值可连续增大，求：的阻值可连续增大，求：1当当R多大时，多大时，R消耗的功率最大？消耗的功率最大？2当当R多大时，多大时，R1消耗的功率最大？消耗的功率最大？电路故障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电路故

8、障一般是短路或断路，常见的情况有导线断芯、灯泡断丝、灯座短路、电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的根本方法有两种电阻器内部断路、接触不良等现象，检查故障的根本方法有两种1电压表检测法电压表检测法假如电压表示数为假如电压表示数为0.说明电压表上无电流通过，说明电压表上无电流通过，那么可能在并联路段之外有那么可能在并联路段之外有断路，断路，或并联路段内有短路或并联路段内有短路假如电压表有示数，说明电压表上有电流通过，假如电压表有示数，说明电压表上有电流通过，那么在并联路段之外无断路，那么在并联路段之外无断路，或并联路段内无短路或并联路段内无短路2用多用电表的欧姆挡检测用多用电表的欧姆挡检测对

9、要检测的电路对要检测的电路切断切断电源，逐一元件电源，逐一元件脱离电路脱离电路或对某段电路检测或对某段电路检测后测量后测量是通路还是断路便可找到故障之处是通路还是断路便可找到故障之处四四 :电路故障的分析方法电路故障的分析方法 例：例：如下图，电源电动势为如下图，电源电动势为6V，当开关接通时，灯泡，当开关接通时，灯泡L1和和L2都不亮，用电压表都不亮，用电压表测得各部分电压是测得各部分电压是Uad0，Ucd6V，Uab6V，由此可以断定，由此可以断定AL1和和L2的灯丝都断了的灯丝都断了BL1的灯丝断了的灯丝断了CL2的灯丝断了的灯丝断了D变阻器变阻器R断路断路答案：C分析：分析：求解此题应

10、把握以下两点：求解此题应把握以下两点：1如电压表有示数，说明与电压表、电源串联的电路无故障如电压表有示数，说明与电压表、电源串联的电路无故障2如电压表无示数，说明与电压表、电源串联的电路有断路故障如电压表无示数，说明与电压表、电源串联的电路有断路故障解析：解析：由题给条件知，电路中有的地方没有电压由由题给条件知，电路中有的地方没有电压由Uad0，Uad6V可知可知电路是断路由电路是断路由Uab6V和和Ucd6V可知，内电路可知，内电路a、b之间没有断点，外电路中之间没有断点，外电路中的的a、b和和c、d之间有断点，取其公共部分可知灯之间有断点，取其公共部分可知灯L2断路，由电灯断路，由电灯L2

11、两端电压不为两端电压不为零，可知灯零，可知灯L1与变阻器与变阻器R是导通的选项是导通的选项C正确正确五、五、 动态电路的讨论动态电路的讨论闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影闭合电路中只要有一只电阻的阻值发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。根本思路是生变化。根本思路是“部分部分整体整体部分部分。即从阻。即从阻值变化的的入手，由串并联规律判知值变化的的入手，由串并联规律判知R总总的变化情况再的变化情况再由闭合电路欧姆定律判知由闭合电路欧姆定律判知I总总和和U端端的变化情况，最后由的变化情况，最后由部分电路欧

12、姆定律及串联分压、并联分流等规律判知部分电路欧姆定律及串联分压、并联分流等规律判知各部分的变化情况，其一般思路为：各部分的变化情况，其一般思路为：1确定电路的外电阻确定电路的外电阻R外总外总如何变化；如何变化； 当外电路的任何一个电阻增大或减小时，电路当外电路的任何一个电阻增大或减小时，电路的总电阻一定增大或减小的总电阻一定增大或减小 假设电键的闭合使串联的用电器增多，总电阻增假设电键的闭合使串联的用电器增多，总电阻增大大;假设电键的闭合使并联的支路增多，总电阻减小假设电键的闭合使并联的支路增多，总电阻减小。rREI 外外总总总总 2根据闭合电路欧姆定律根据闭合电路欧姆定律 确定电路的总电流如

13、何变化；确定电路的总电流如何变化；3由由U内内=I总总r确定电源内电压如何变化；确定电源内电压如何变化；4由由U外外=EU内内确定电源的外电压确定电源的外电压 路端电压路端电压 如何变化；如何变化；5由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化；两端的电压如何变化； 6确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的确定支路两端电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化可利用串联电路的电压关系、并联电电流如何变化可利用串联电路的电压关系、并联电路的电流关系。路的电流关系。总结总结: :动态电路的规律动态电路的规律如下如下“串反并同串反并同 “ “并同：是

14、指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电并同：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；阻中的电流、两端电压、电功率都将增大； 某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。端电压、电功率都将减小。 “ “串反：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电串反：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；阻中的电流、两端电压、电功率都将减小； 某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、

15、两端电压、电功率将增大。两端电压、电功率将增大。注意注意“串反并同串反并同法那么的应用条件：单变量电路。法那么的应用条件：单变量电路。对于多变量引起的电路变化，假设各变量对同一对象分别引起对于多变量引起的电路变化，假设各变量对同一对象分别引起的效果一样，那么该原那么的结果成立；假设各变量对同一对的效果一样，那么该原那么的结果成立；假设各变量对同一对象分别引起的效果相反，那么象分别引起的效果相反，那么“串反并同法那么不适用。串反并同法那么不适用。例例1 1、 右图电路中右图电路中, 设设R1增大，各电阻中的电流和两端增大，各电阻中的电流和两端电压如何变化？电压如何变化？ R1R2R3R4E rI

16、2I1I3I4I解：解：R1增大，总电阻增大；增大，总电阻增大；rREI I 减小；减小；由由U=E-Ir，U增大；增大；因此因此U4、I4增大；增大；由由I3= I-I4， I3、U3减小；减小；由由U2=U-U3，U2、I2增大；增大；由由I1=I3 -I2，I1减小。减小。应用应用“串反并同法那么分析串反并同法那么分析同样可得到结果：同样可得到结果：R1增大，增大，R3与与R1串联，电流串联，电流I3、电压、电压U3均减小；均减小；R2、R4与与R1并联，电流并联，电流I2、I4均增大；均增大； 电压电压U2 、U4均增大。均增大。附：分压器电路总电阻的变化附：分压器电路总电阻的变化如下

17、图分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻如下图分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与电器并联以下简称并联段，另构成，其中一段与电器并联以下简称并联段，另一段与并联部分相串联以下简称串联段；设滑动一段与并联部分相串联以下简称串联段；设滑动变阻器的总电阻为变阻器的总电阻为R，灯泡的电阻为，灯泡的电阻为R灯灯，与灯泡并联，与灯泡并联的那一段电阻为的那一段电阻为R并并-，那么分压器的总电阻为：，那么分压器的总电阻为：211并并灯灯并并灯灯并并灯灯并并并并总总RRRRRRRRRRR 由上式可以看出，当由上式可以看出，当R并并减小时，减小时，R总总增大；增大；当当R并并增大时，增大时，

18、R总总减小。减小。由此可以得出结论：由此可以得出结论：分压器总电阻的变化与并联段电分压器总电阻的变化与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化一样。阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化一样。例例2006上海高考上海高考在如下图电路中，闭合电键在如下图电路中，闭合电键S，当滑动变阻器的滑动，当滑动变阻器的滑动触头触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和和U3表示，电表示数变化量的大小分别用表示，电表示数变化量的大小分别用I、U1、U2和和U3表示以下比值表示以下比值正确的选项是正确的选项是电容器

19、是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电容器是一个储存电能的元件，在直流电路中，当电容器充、放电时，电路有充电、放电电流，一旦电路到达稳定状态，电容器在电路中就相当于电路有充电、放电电流，一旦电路到达稳定状态，电容器在电路中就相当于一个阻值无限大一个阻值无限大只考虑电容器是理想不漏电的情况只考虑电容器是理想不漏电的情况的元件，在电容器处的元件，在电容器处电路可看做是断路，简化电路时可去掉它，简化后假设要求电容器所带电荷电路可看做是断路，简化电路时可去掉它，简化后假设要求电容器所带电荷量时，可在相应的位置补上，分析和计算含有电容器的直流电路时，关键是量时，可在相应的位置补上，分

20、析和计算含有电容器的直流电路时，关键是准确地判断和求出电容器两端的电压，详细做法是：准确地判断和求出电容器两端的电压，详细做法是：1确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压确定电容器和哪个电阻并联，该电阻两端电压即为电容器两端电压2当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端即为当电容器和某一电阻串联后，接在某一电路两端时，此电路两端即为电容器两端电压电容器两端电压3当电容器与电源直接相连时，电容器两极板间电压等于电源电动势的当电容器与电源直接相连时，电容器两极板间电压等于电源电动势的大小大小六：含电容器的电路的分析六：含电容器的电路的分析 例：如下图，将一根粗细

21、均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的O点固定，P为与圆环良好接触的滑动头闭合开关S，在滑动头P缓慢地由m点经n点移到q点的过程中，电容器C所带的电荷量将A由小变大B由大变小C先变小后变大D先变大后变小答案：C分析：分析：将闭合圆环电阻等效为优弧和劣弧的并联，明确在图示位置时并联电将闭合圆环电阻等效为优弧和劣弧的并联，明确在图示位置时并联电阻最大，然后再分析滑动头阻最大，然后再分析滑动头P由由m点经点经n点移到点移到q点的过程中电阻点的过程中电阻R两端的电压的两端的电压的变化、最后确定电容器所带电荷量的变化情况变化、最后确定电容器所带电荷量的变化情况解析：解析：在图示位置时并

22、联电阻最大，从在图示位置时并联电阻最大，从m点到过图示位置过程中圆环总电阻点到过图示位置过程中圆环总电阻增大，从图示位置到增大，从图示位置到q位置过程中圆环总电阻减小，那么电阻位置过程中圆环总电阻减小，那么电阻R两端的电势差先两端的电势差先减后增，即电容器上的电压先减后增由减后增，即电容器上的电压先减后增由C，电容器，电容器C所带的电荷量先减小后所带的电荷量先减小后增大，增大，C对对反思提升：反思提升：在含有电容器的电路问题中，解决的关健是如何准确地判断和求在含有电容器的电路问题中，解决的关健是如何准确地判断和求出电容器两端的电压出电容器两端的电压.其有效方法是：先确定电容器与哪个电阻并联，电

23、容器两其有效方法是：先确定电容器与哪个电阻并联，电容器两端电压始终与该电阻两端电压一样端电压始终与该电阻两端电压一样 练习练习1电路电路 ： 如下图，图线如下图，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一定是一定值电阻的伏安特性曲线将蓄电池组与该定值电阻连成闭合回路，假设该蓄电池值电阻的伏安特性曲线将蓄电池组与该定值电阻连成闭合回路，假设该蓄电池组的内阻为组的内阻为2.0，那么这个定值电阻的阻值为，那么这个定值电阻的阻值为_.现有现有4个这种规格的个这种规格的定值电阻可任意选取其中的假设干个进展组合，作为该蓄电池组的外电路，那么定值电阻可任意选取其中的假设

24、干个进展组合，作为该蓄电池组的外电路，那么所组成的这些外电路中，输出功率最大的是所组成的这些外电路中，输出功率最大的是_W.答案：答案：650练习练习2功率功率三只灯泡L1、L2和L3的额定电压分别为1.5V、1.5V和2.5V，它们的额定电流都为0.3A.假设将它们连接成如图a、b所示电路，且灯泡都正常发光1试求图a电路的总电流和电阻R2消耗的电功率；2分别计算两电路电源提供的电功率，并说明哪个电路更节能答案：10.9A0.045W22.7W1.8W图b更节能反思提升：只要纯熟掌握闭合电路的欧姆定律及功率的计算方法，此题不难解答.,由于图a总电流为三灯电流之和，尽管EE/2，仍有P总P总.该

25、题从节能的角度为实际电路的连接提供了有力的理论根据 练习3动态2020广东单科如下图，电动势为E、内阻不计的电源与三个灯泡和三个电阻相接只合上开关S1，三个灯泡都能正常工作，假如再合上S2，那么以下表述正确的选项是A电源输出功率减小BL1上消耗的功率增大C通过R1上的电流增大D通过R3上的电流增大答案：C解析：合上S2后，电路的总电阻减小，总电流增大，通过R1的电流增大，选项C正确；电源的输出功率等于总功率即PEI增大选项A错误；L1两端的电压UEIR1减小，那么其消耗的功率减小，选项B错误；通过R3的电流IU/R减小选项D错误.练习练习4电容电容:如下图的电路中，电源的电动势如下图的电路中，

26、电源的电动势E=3.0 V，内阻，内阻r=1.0 ；电阻；电阻R1=10 , ,R2=10 , ,R3=30 , ,R4=35 ；电容器的电容；电容器的电容C=10 F.电容器原来不带电容器原来不带电电.求接通电键求接通电键K并到达稳定这一过程中流过并到达稳定这一过程中流过R4的总电的总电量。量。 R2R3R4R1E rKC解：解： 由电阻的串并联公式由电阻的串并联公式,得闭合电路的总电阻为得闭合电路的总电阻为9321321 rRRR)R(RRR由欧姆定律得由欧姆定律得, 通过电源的电流通过电源的电流I=E/R=1/3 A 电源的端电压电源的端电压U=E-Ir=8/3 V电阻电阻R3两端的电压两端的电压V2323 URRRU通过通过R4的总电量就是电容器的电量的总电量就是电容器的电量