闭合电路欧姆定律(讲)

1、最简单的电路由哪几部分组成？最简单的电路由哪几部分组成？思考思考：导线组成导线组成 由电源、由电源、 用电器、用电器、 开关、开关、 用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。用导线把电源、用电器连成一个闭合电路。n外电路外电路:电源外部的用电器和导线构成外电路电源外部的用电器和导线构成外电路.n内电路内电路:电源内部是内电路电源内部是内电路.rERK 内电路内电路外电路外电路导体中产生恒定电流的条件：闭合电路闭合电路导体两端存在恒定电压部分电路部分电路（1）定义：在电源内部非静电力把单位）定义：在电源内部非静电力把单位正电荷从电源的负极移到正极所做的功。正电荷从电源的负极移到正极所做的功。qWE

2、非一、一、电动势电动势（2） 电动势符号 E 电动势单位 伏特（V）1、电动势电动势V V思考：当开关打开时，伏特表读数与电源电动势有什么关 系？当开关闭合时，两者还相等吗？（3 3）在闭合电路中，电动势在数值上等于）在闭合电路中，电动势在数值上等于电源在没有接入电路时两极间的电压。电源在没有接入电路时两极间的电压。 （4）意义：电动势表示电源将其他形）意义：电动势表示电源将其他形式的能转化为电能本领大小。式的能转化为电能本领大小。 电动势是反映电源把其他形式能转化为电能的本领的物理量，只由电源本身结构特性决定，与电路无关 2、是电源？、是电源？（1）定义：把其它形式的能转换成电能的装置）定义

3、：把其它形式的能转换成电能的装置。（2）常见的电源）常见的电源各各种种电电池池 （3 3）电源在电路中的作用）电源在电路中的作用：将其它：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端形式的能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。有持续的电压。 二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律内电路、外电路、内电阻、内电路、外电路、内电阻、外电阻、外电阻、外电压、内电压外电压、内电压 外电路：外电路：电源外部的电路，电源外部的电路，包括用电器、导线等包括用电器、导线等. 外电阻：外电阻：外电路的总电阻外电路的总电阻. 内电阻：内电阻：内电路的电阻、内电路的电阻、通常称为电源的内阻通常称为电源的内阻. 内电路：

4、内电路：电源内部的电路电源内部的电路. 外电压：外电阻两端的电压， 又叫路端电压 U外外内电压： 内电阻两端的电压 U内内 在在外电路外电路中，电流方向中，电流方向由正极流向负极由正极流向负极。 在在内电路内电路中，即在电源内部，通过非静中，即在电源内部，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向流方向为负极流向正极为负极流向正极。1、闭合电路的电流方向、闭合电路的电流方向内内电路与电路与外外电路中的总电流是电路中的总电流是相同相同的。的。ababcd2、电路中的电势变化情况、电路中的电势变化情况（1）在外电路中，沿电流方向电势降低。）在外电路中

5、，沿电流方向电势降低。 （2）在内电路中，一方面，存在内阻，）在内电路中，一方面，存在内阻，沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电沿电流方向电势也降低；另一方面，沿电流方向存在电势流方向存在电势“跃升跃升”。bdacabcd电路中电势降落关系电路中电势降落关系U内内U外外E结论：结论：E = U外外+ U内内演示演示ErRS+ + 电流电流+电动势电动势bdacababcd4 4U外外= IRU内内= IrE = U外外 + U内内 电动势电动势和内内、外电压外电压的关系对纯电阻电路E = I R + I rrREI闭合电路的欧姆定律推导闭合电路中的电流跟电源的电动势电动势成正比，跟内内、外电路

6、的电阻外电路的电阻之和成反比rR从能量角度讨论整个电路的能量转化：从能量角度讨论整个电路的能量转化：rERK内电路内电路外电路外电路E外外=I2Rt2、内电路也有电阻、内电路也有电阻r，当电流通过内，当电流通过内电路时，也有一部分电能转化为内能，电路时，也有一部分电能转化为内能，是多少？是多少？E内内=I2rt3、电流流经电源时，在时间、电流流经电源时，在时间t内非静内非静电力做多少功电力做多少功W=EqEIt4、以上各能量之间有什么关系？、以上各能量之间有什么关系？1、若外电路中的用电器都是纯电阻、若外电路中的用电器都是纯电阻R，在时间，在时间t内外电路中有多少电能转化为内能？内外电路中有多

7、少电能转化为内能？电源电动势为电源电动势为E，内阻为，内阻为r，外电阻为，外电阻为R，电流为，电流为I结论：结论：根据能量守恒定律，非静电力做的根据能量守恒定律，非静电力做的功应该等于内外电路中电能转化为其他形功应该等于内外电路中电能转化为其他形式的能的总和。式的能的总和。W=E外外+E内内即：即：EIt=I2Rt+I2rt整理得整理得 ： E=IRIr（1 1）、表述：闭合电路中的电流跟电源的）、表述：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比成反比（2 2）、数学公式：数学公式： rREIIrIRE （3 3）、适用条件：适用条件

8、：外电路是外电路是纯电阻纯电阻的电路。的电路。 3、闭合电路欧姆定律：、闭合电路欧姆定律：rREIIrIRE 或说明：说明：二、闭合电路欧姆定律二、闭合电路欧姆定律：IRU外 1、 是外电路上总的电势降落，是外电路上总的电势降落，习惯上叫习惯上叫路端电压路端电压.IrU内 2、 是内电路上的电势降落，是内电路上的电势降落，习惯上叫习惯上叫内电压内电压. E=U +UEIR Ir外内3、另一种表述：、另一种表述： 普遍适用普遍适用外电路两端的电压叫路端电压外电路两端的电压叫路端电压、如图电路：、如图电路：R增大，电流减小，路端电压增大增大，电流减小，路端电压增大R减小，电流增大，路端电压减小减小

9、，电流增大，路端电压减小路端电压路端电压:三、路端电压跟负载三、路端电压跟负载( (R R) )的关系的关系ErRRU 路端电压路端电压U U随外电阻随外电阻R R变化的讨论变化的讨论U U外外=I R外外=ER外外+r R外外=E1+rR外外当当R R外外增大时，增大时， U U外外也随之增大也随之增大当外电路断开时当外电路断开时, R, R外外=, =, U U外外=E=E当外电路短路时当外电路短路时, R, R外外=0, =0, U U外外=0,I=0,I短短= = 很大，一般情况下不允许外电路短路。很大，一般情况下不允许外电路短路。Er讨论：讨论：在电源末接入电路的情况下，用电压表直接

10、在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，测量电池两极所得到的数值，近似等于近似等于电源电动势电源电动势的大小的大小路端电压路端电压U与外电阻与外电阻R的图线：的图线：2 2、路端电压随电流变化的、路端电压随电流变化的U-IU-I图像图像图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标图线与纵坐标交点表示电路断开情况，交点的纵坐标为电源电动势为电源电动势E.图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标图线与横坐标交点表示外电路短路情况，交点横坐标为短路电流为短路电流I短短=E/r.图线斜率值图线斜率值(tan )表示电源的内电阻表示电源的内电阻r=U/I.【注意注意】若纵

11、轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立U = EU = E-IrIr 知知: :U U是是I I 的一次函数的一次函数闭合电路的闭合电路的U-IU-I图象图象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1 1）右图中）右图中a a为为闭合电路闭合电路的的U-IU-I图象图象b b为为部分电路部分电路( (外电阻外电阻) )的的U-IU-I图象图象 2 2）两者的交点坐标表示该电阻）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的接入电路时的路端电压与电流路端电压与电流. . 3 3）a a的斜率的斜率的绝对值表示的绝对值表示电源内电源内阻的阻的大小、大小、b

12、b的斜率的斜率的绝对值表的绝对值表示示接入电路中外电阻的接入电路中外电阻的的大小的大小 4 4）图中虚线矩形的面积表示）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。接入该电阻时的输出功率。 当两个当两个斜率相等斜率相等时时（即内、外电阻相等）（即内、外电阻相等）图中矩图中矩形面积形面积最大最大，即，即输出功率输出功率最大。最大。 小结：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）注意：注意：适用于外电路为纯电阻电路适用于外电路为纯电阻电路 适用

13、于一切电路适用于一切电路【例例1】关于电源的电动势和外电压，下面叙述正确关于电源的电动势和外电压，下面叙述正确的是（的是（ ） A同一电源接入不同电路，电动势就会发生变化同一电源接入不同电路，电动势就会发生变化B电源的电动势等于电源内电压和路端电压之和电源的电动势等于电源内电压和路端电压之和C电源的电动势可以用大内阻的伏特表粗略测定电源的电动势可以用大内阻的伏特表粗略测定 D在闭合电路中，路端电压变化的本质原因是由于在闭合电路中，路端电压变化的本质原因是由于外电阻的改变外电阻的改变 BC例：如图是某电源的路端电压例：如图是某电源的路端电压U随干路电流随干路电流I的变化图象的变化图象,由图象可知

14、由图象可知,该电源的电动该电源的电动势为势为 V,内阻为内阻为 0.5U/VI/AO1232463 课堂训练课堂训练4、 例例3、在如图、在如图2所示的电路中，在滑动变阻所示的电路中，在滑动变阻器器R2的滑动头向下移动的过程中，电压表的滑动头向下移动的过程中，电压表和电流表的示数变化情况如何？和电流表的示数变化情况如何？例：如图所示，电源的电动势和内阻都例：如图所示，电源的电动势和内阻都保持不变，当滑动变阻器的滑动触点保持不变，当滑动变阻器的滑动触点向左端移动时（向左端移动时（ ） A、电压表的读数增大，电流表的读电压表的读数增大，电流表的读数减小数减小 B、电压表和电流表的读数都增大电压表和

15、电流表的读数都增大 C、电压表和电流电压表和电流表的读数都减小表的读数都减小 D、电流表的读数电流表的读数增大，电压表的读增大，电压表的读数减小数减小 E、rR1AVR2R3P三、电源的三、电源的输出功率输出功率的讨论的讨论1.P1.P输出输出I I干干关系关系 （任意外电路任意外电路）P输出输出=U外外I干干U U外外是是I I干干的隐函数的隐函数P输出输出=EI-I2r转移法转移法：能的转化和守恒定律：能的转化和守恒定律极值条件和极值极值条件和极值I=E/2rP输出输出=-I2r+EIPmax=rEr40)(42E/2rrE42rE42图像图像三、电源的三、电源的输出功率输出功率的讨论的讨

16、论2.P2.P输出输出R R外外关系（关系（纯电阻外电路纯电阻外电路）P P输出输出=I=I2 2R RP P输出输出=RrRE2I I为为R R的隐函数的隐函数极值条件及极值极值条件及极值RRrrRE4)(22P P输出输出=R=rR=rP Pmaxmax=rE42图像图像R=0R=0，P P输出输出=0=0R=R=，P P输出输出=0=0 8 6 4 2 -2 -4 -6 -8 5 10 15 20 250P输出输出R外外R=rR=rE=4V、r=0.5RRP25 . 04输出IU0 0EI=E/r|K|=r例例2、如图所示，已知电源内阻、如图所示，已知电源内阻2、电动势、电动势3V，滑动

17、变阻器总阻值滑动变阻器总阻值10，定值电阻阻值，定值电阻阻值4求：求： （1）变阻器的最大功率）变阻器的最大功率 （2）电源的最大输出功率和最大效率）电源的最大输出功率和最大效率 （3）定值电阻的最大功率）定值电阻的最大功率 （4）电路总功率的最大值）电路总功率的最大值例：电源的电动势和内阻都保持一定，例：电源的电动势和内阻都保持一定，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，在外电路的电阻逐渐减小的过程中，下面说法中正确的是下面说法中正确的是 ( )A电源的路端电压一定逐渐变小电源的路端电压一定逐渐变小 B电源的输出功率一定逐渐变小电源的输出功率一定逐渐变小C电源内部消耗的功率一定逐渐变大电源内部消耗

18、的功率一定逐渐变大D电源的供电效率一定逐渐变小电源的供电效率一定逐渐变小例：如图所示的电路中例：如图所示的电路中,电源的电动势为电源的电动势为2V,内阻为内阻为0.5, R0为为2,变阻器的阻值变化变阻器的阻值变化范围为范围为010, 求求: (1)变阻器阻值多大时变阻器阻值多大时,R0消耗的功率最大？消耗的功率最大？ (2)变阻器阻值多大时变阻器阻值多大时,变阻器消耗的功率最变阻器消耗的功率最大大.其最大功率为多少其最大功率为多少?R0E rR(1)R=0时时,R0功率最大功率最大(2)R=2.5时时,变阻器消耗变阻器消耗的功率最大的功率最大.Pm=0.4W外电阻内化、内电阻外化外电阻内化、内电阻外化六、含容电路的分析六、含容电路的分析