第4节1课时电源的电动势和内阻 闭合电路的欧姆定律

欧姆德国：（1787年5月——1854年7月）4.电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律

P55:一天晚上,小聪和几个同学在使用手电筒时发现,按一下开关,手电筒不亮!打开看看,小电灯泡没坏,也没有出现电路断路的情况;再用电压表直接接在干电池正负极间,测得的电压是1.3V.有电压为什么手电筒却不亮呢?

P55:活动:在电路断开时,用电压表分别测量1号、２号、5号干电池两极间的电压和铅蓄电池两极间的电压,从测量数据中,你能看到什么特点?想一想,电池两极间的电压是怎样形成的?(1)电源有正负两个极,正极的电势高,负极的电势低,两极间存在着稳定的电势差.一.电源1.电源的作用:怎样获得持续的电流呢?用电源替代正负极板(2)不同种类的电源两极间电压不相等2.电源的工作原理ABEE´(1)金属导体两端存在电势差,自由电子从B端运动到A端,从这个电路来看自由电子从电源的负极向正极定向移动.(2)电源的正极聚集电子,负极聚集相应数量的正电荷,在导体内部产生了附加电场,当E合=0时,自由电荷的定向移动会停止(3)电源的作用把在正极聚集的自由电子通过电源的内部移送到电源的负极,使金属导体内部不可能产生附加电场,这样电路中就保持有持续的电压,在电源的内部自由电子被电源从正极搬移到负极,在外部又从负极流向正极电路中电流的方向:在电源的内部电流从负极流向正极,在电源的外部电流从正极流向负极(4)电源的工作原理在电源的内部自由电子是在电场力的作用下从正极移送到负极去的吗?自由电子被电源从高电势的正极搬移到低电势的负极,只能是除电场力以外的其它力(统称为非静电力)把电子从正极搬到了负极,在此过程中非静电力做正功,电场力做了负功,消耗了其它形式的能,使电能增加.电源的工作实质就是将其它形式的能转化成电能如:干电池将化学能转化为电能.水力发电将机械能转化为电能.核电站将核能转化为电能整个电路中能量的转化情况:电源内部电源将其它形式的能转化为电能,在外电路上电能又转化为其它形式的能.3.电源的电动势不同的电源,电源两极间的电压是不一样的,不接用电器时,干电池两极间的电压约为1.5V,蓄电池的电压约为2V.这说明把等量的负电荷从电源内部的正极搬移到负极(或把正电荷从负极搬移到正极),非静电力克服电场力所做的功不同.因而把其它形式的能转化为电能的本领也不同.为了表示电源的这种特性我们引入了电源的电动势,用符号E表示.

(1)电源的电动势反映的是电源把其它形式的能转化为电势能本领大小的物理量.电源的电动势越大,把其它形式的能转化为电势能的本领越强.

(2)电源的电动势是由电源本身的内部结构决定的,与外电路无关,与外电路上的用电器无关.电源的电动势在数值上等于把1C的电荷从正极搬移到负极时,非静电力所做的功(克服电场力所做的功)或电路中流过1C的电量时电源所能提供的电能

(5)电动势的方向:如:干电池上标有”1.5V”,表示干电池的电动势为1.5V.

(4)电源电动势的定义：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

(3)电动势的大小:电源没有接入电路时,正负两极间的电压,电动势的单位:V规定其方向为电源的负极指向正极.但它是标量

或：在源内部非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值叫做电源的电动势。P56活动:探究小灯泡变暗的原因逐次闭合开关,灯泡逐渐变暗.逐次闭合开关,灯泡逐渐变暗,电压表示数逐渐变小.逐次闭合开关,灯泡逐渐变暗,电压表示数逐渐变小,说明电源内部也存在着电阻.二.电源的内阻P56讨论交流三.闭合电路的欧姆定律:1、闭合电路的组成：电源,电键,用电器,导线(3)外电路:电源以外的电路(包括用电器,导线,电键等)(1)内电路:电源内部的电路(如发电机线圈、电池内溶液等)(4)外电路有外电阻R(2)内电路有内电阻r闭合电路部分电路内电路外电路rERK2.闭合电路的电流.电阻.电压的关系:(1)闭合回路的电流方向在内电路中,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,所以电流方向为负极流向正极。在外电路中,电流方向由正极流向负极,沿电流方向电势降低。(2)内电路与外电路中的电流强度是相同的。(3)闭合电路的总电阻等于内.外电阻之和.R总=R+r(4)闭合电路中的电势变化情况A.在外电路中,沿电流方向电势降低。B.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,沿电流方向存在电势“跃升”。bdacababcd因电流在闭合电路中流动一周时,其总的电势降落为U总=U内+U外,为了维持电路中有持续的电流,在电源内部.由负极到正极,电势必须要升高,升高的数值就应为电源的电动势.所以:C.闭合电路总的电势降落等于外电路的电势降落和内电路的电势降落之和(也称为内外电压之和).3.电源电动势与内外电势降(电压)的关系:U内内电路U内U外SI外电路EU总=U内+U外(1)电源的电动势E在数值上等于内外电压之和.E=U总=U内+U外U内内电路U内U外SI外电路E(2)在电源内部,从负极到正极,电势升高E,同时降低U内,这是两个不同的物理过程.从电源负极到正极,电势升高E,这是电源的本质,是其他力克服电场力做功把其他形式的能转化为电能的结果.电源内部有内电阻,电流流过内电阻就会使电势降低,并使电阻发热,这是电流做功,把电能转化为其他形式的能的结果.闭合电路中电势升降可用“儿童滑梯”做类比：儿童滑梯两端的高度差相当于内外电阻两端的电势差。电源就象升降机，升降机举起的高度相当于电源的电动势。4.闭合电路的欧姆定律:如图所示:E=U内+U外根据欧姆定律可得:(1)公式:(2)表述:在外电路为纯电阻的闭合电路中,电流的大小跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比.是外电路上总的电势降落,习惯上叫路端电压.是内电路上的电势降落,习惯上叫内电压.（4）研究对象是整个电路。(3)

只适用于纯电阻电路;而E=U内+U外,

U外=E-U内=E-Ir适用于一切闭合电路.P58例题:例：将电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C的电荷流