2.4.电源的电动势和内阻-闭合电路欧姆定律

1、2.4.电源的电动势和内阻-闭合电路欧姆定律一、电源及电动势1、电源电源是一种把其它形式能转化为电能的装置电源在电路中的作用：将其它形式的能转变为电能；保持导体两端有持续的电压。 2、电源电动势1物理意义：表征电源将其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量，用E表示2与电势差U大小的关系：数字上等于未接入电路时两级间的电势差。E=U3单位：与电势差的单位相同，为伏特4注意：电源电动势是电源的属性，一般可认为固定不变，大小取决于非静电力的性质，与是否接入电路无关。5、电动势是标量，规定电源内部电流的方向为电动势的方向，即电源负极指向正极方向6、电动势E与电压U的联系和区别：详见优化设计3电源的内

2、电阻课本P56页活动电流通过电源内部，电源内部也是一段电路，也有电阻，它被称之为电源的内电阻，简称内阻，用符号r表示注意，一般情况，电源内阻固定不变，当电源使用太久，则内阻增大二、内电路、外电路、内电阻、外电阻 外电路：电源外部的电路，包括用电器、导线等. 外电阻：外电路的总电阻. 对应的电压叫外电压，或者叫路端电压内电阻：内电路的电阻，对应的电压叫内电压通常称为电源的内阻. 内电路：电源内部的电路. 三、闭合电路欧姆定律 1、内容： 闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 2、公式： 3、适用条件： 外电路是纯电阻电路. 4、理解和应用公式： 或E=IR+Ir

3、适用于纯电阻电路，而E=U内+U外，E=U+Ir 适用于一切电路1、在如图所示电动势为V的电源跟一个阻值R=9的电阻接成闭合电路,测得电源两端电压为1.8V,求电源的内电阻.r =1E、rRV三、课堂练习2、如图，1=28,2=18,当开关处于位置1时,电流表读数I1=0.4A;当开关处于位置2时,电流表读数I2=0.6A.求电源的电动势E和内电阻r.E = 3V r = 1sE、rR1AR212三、课堂练习 例题： 如图所示电路，电源电动势为1.5V，内阻为0.12 ，外电路的电阻为1.38 ，求电路中的电流和路端电压。解：由题意知，电动势E=1.5 V，外电阻R=1.38 ，内阻r=0.1

4、2 .由闭合电路欧姆定律得： 路端电压为U = IR=11.38 V =1.38 V 讨论：路端电压U随外电阻R变化的讨论U外=I R外=ER外+r R外=E1+rR外当R外增大时， U外也随之增大当外电路断开时, R外=, U外=E当外电路短路时, R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情况下不允许外电路短路。Er讨论：在电阻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，近似等于电源电动势的大小路端电压随电流变化的U-I图像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E.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I短=E/r.图线斜率值(tan)表示

5、电源的内电阻r=U/I.【注意】若纵轴的原点不在两轴交点时，此结论不成立U = E I r 知:U是I 的一次函数0.55、如图是某电源的路端电压U随干路电流I的变化图象,由图象可知,该电源的电动势为 V,内阻为 U/VI/AO1232463三、课堂练习6、有两节电池,它们的电动势分别为E1和E2,内电阻分别为r1和r2.将它们分别连成闭合电路,其外电路的电流I和路端电压U的关系如图所示,可以判定( )ABUIO12A.图象交点所示状态, 两电路的外电阻相等B.E1E2,r1r2C.图象交点所示状态, 两电路的电阻相等D.E1E2,r1r2三、课堂练习例、在所示的电路中，R1=14.0，R2=

6、9.0，当开关S扳到位置1时，电流表的示数为I1=0.20A；当开关S扳到位置2时，电流表的示数为I2=0.30A，求电源的电动势和内电阻。忽略电表内阻如果没有电流表，只有电压表，如何设计实验测量电源的内阻和电动势R1R2A12ErSR1R212ErSV一种测量电源电动势和内电阻的方法例题：如图所示，图线a是某一蓄电池组的伏安特性曲线，图线b是一只某种型号的定值电阻的伏安特性曲线若已知该蓄电池组的内阻为2.0，则这只定值电阻的阻值为_。现有4只这种规格的定值电阻，可任意选取其中的若干只进行组合，作为该蓄电池组的外电路，则所组成的这些外电路中，输出功率最大时是_W。 U/V I/Ao201510

7、5ab解：由图象可知蓄电池的电动势为20V。 由斜率关系知外电阻阻值为6。 用3只这种电阻并联作为外电阻，外电阻等于2，因此输出功率最大为50W。 重、难点闭合电路中动态分析(1)保持不变的量只有电源的电动势和内电阻，电流、电压、电功率等都随外电阻的改变而改变 (2)I、U、P公式： 电流I=E/(R外+r). 内电压U内Ir=Er/(R外+r). 外电压U外I R外E-Ir. 总功率P总IE.3、如图所示，当滑动变阻器的滑动点P向右移动时，电流表、电压表的示数将如何变化？E、rR1AVR2R3P三、课堂练习例题：如图所示，电源电动势为E，内电阻为r当滑动变阻器的触片P从右端滑到左端时，发现电

8、压表V1、V2示数变化的绝对值分别为U1和U2，下列说法中正确的是（ ）A、小灯泡L1、L3变暗，L2变亮B、小灯泡L3变暗，L1、L2变亮C、U1U2 V2V1L1L2L3PV2V1L1L2L3P解：滑动变阻器的触片P从右端滑到左端，总电阻减小，总电流增大，路端电压减小。 与电阻串联的灯泡L1、L2电流增大，变亮，与电阻并联的灯泡L3电压降低，变暗。 U1减小，U2增大，而路端电压U= U1+ U2减小，所以U1的变化量大于 U2的变化量， B、D 7.A灯与B灯电阻相同，当变阻器滑片向下移动时，对两灯明暗程度的变化判断正确的是( )A、A、B灯都变亮B、A、B灯都变暗C、A灯变亮，B灯变暗

9、D、A灯变暗，B灯变亮BE、rsRBA三、课堂练习闭合电路的U-I图象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1）右图中a为闭合电路的U-I图象b为部分电路(外电阻)的U-I图象 2）两者的交点坐标表示该电阻接入电路时的路端电压与电流. 3）a的斜率的绝对值表示电源内阻的大小、b的斜率的绝对值表示接入电路中外电阻的的大小 4）图中虚线矩形的面积表示接入该电阻时的输出功率。 当两个斜率相等时（即内、外电阻相等）图中矩形面积最大，即输出功率最大。 电源的三个功率以及关系 电源的输出功率随外电阻变化的讨论电源的总功率P总=IE内耗功率：P内=I2r输出功率：P出=P- P内=IE- I2r=I U外= I2 R外当外电阻为纯电阻电路时当R外=r时,P出最大，且最大值为P出m=E24r(R外+r)2=E2+4r(R外-r)