闭合电路欧姆定律（第1课时++闭合电路欧姆定律）【核心素养提升+备课精讲精研】 高二物理 （沪科版2020上海必修第三册）

第十章简单的串联、并联组合电路10.5闭合电路欧姆定律第1课时闭合电路的欧姆定律1.理解电动势的概念.2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降

落之和.3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式.【学习目标】导入新课科学家们为了能在导体两端间维持一个稳定的电势差以产生稳定的电流，探寻了很长时问。直到意大利物理学家伏打在1800年，发明了伏打电池才有所突破。如图所示，许多伏打电池依次叠放起来成为很高的一摞，被称为伏打电堆。为了纪念伏打在电学中的贡献，把电压的单位命名为伏特。其实，我们用一个水果、一片锌片和一片铜片即可以制作一个电池。（1）把由电源、用电器和导线等组成的完整回路叫做闭合电路或者全电路。（2）闭合电路可以分成两部分，其中电源外部的电路叫做外电路，电源内部的电路叫做内电路。（3）外电路对电流的阻碍作用叫做外电阻，用R表示；内电路对电流的阻碍作用叫做内电阻简称内阻，用r表示。（4）外电路两端的电压，称为外电压(U外),也叫做端电压，它是电源正负极两端的电压;内电路两端的电压，称为内电压(U内)。rERSAB外电路内电路1、基本概念一、闭合电路中内、外电压之间存在什么关系?内电路等效示意图如图所示为探究外电压、内电压间关系的仪器可调高内阻电池。这种电池的正、负极板(A、B)为二氧化铅及铅，电解液为稀硫酸。与一般的铅蓄电池相比，它的内阻是可以调节的。只要降低或者提升电池两极之间的液面高度，电源的内阻便会增大或减小。外电路接有滑动变阻器，可以方便地改变外电阻的大小。位于两个电极内侧的探针a、b与电压表V1相连，测量内电压；电源的两极A、B与电压表V2相连，测量外电压。实验时改变正、负极板间液面高低、调节滑动变阻器，从而改变内、外电阻阻值，记录相应的内、外电压U内、U外。二、闭合电路中内、外电压之间存在什么关系?由实验数据可以证明，当内电阻不变，外电阻阻值增大时，外电压增大，内电压减小；当外电阻不变，内电阻阻值增大时，内电压增大，外电压减小。内、外电压之和为恒量，这一恒量称为电源电动势(electromotiveforce)，通常用符号E表示，单位为伏特(V)。E＝U外＋U内三、闭合电路中电流与电源电动势之间存在什么关系?日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5V”字样，有的标有“3.7V”字样.(1)如果把5C的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2C的正电荷从3.7V的手机电池的负极移到正极呢？答案

把5C的正电荷从1.5V干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了7.5J，非静电力做功7.5J.把2C的正电荷从3.7V手机电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了7.4J，非静电力做功7.4J.(2)是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大？如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领？答案

不是.非静电力对电荷做功多少与电荷的电荷量有关.若把带相同电荷量的正电荷从电源的负极移到正极，做功越多，电荷获得的电势能越多，表明电源把其他形式的能转化为电能的本领就越大.可以用非静电力做的功与电荷量的比值来反映电源把其他形式的能转化为电能的本领.1.电源电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置.(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能.(2)在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能.2.电动势(1)电源的电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，做功本领越强，则电动势越大.(2)公式E＝

是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同.(3)电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.例1

(2021·宿迁沭阳修远中学高一下月考)下面对电动势和电流概念的认识，正确的是A.电动势反映了电源把电能转化为其他形式能量的本领B.电动势和电势差的单位相同，电动势实质上就是电势差C.电流的方向就是电荷定向移动的方向D.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反√解析

电动势反映了电源把其他形式能量转化为电能的本领，选项A错误；电动势和电势差的单位相同，但电动势与电势差是两个不同的物理量，它们的物理意义不同，故B错误；电流的方向就是正电荷定向移动的方向，选项C错误；在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反，选项D正确.针对训练铅蓄电池的电动势为2V，这表示A.电源将1C的正电荷从正极移至负极的过程中，2J的化学能转变为电能B.电源将1C的正电荷从负极移至正极的过程中，2J的化学能转变为电能C.铅蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D.铅蓄电池比干电池(电动势为1.5V)的体积大，故电动势大√解析

铅蓄电池的电动势为2V，表示非静电力将1C正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2J，即2J的化学能转变为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确；电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误.电动势电阻纯电阻电路3.闭合电路欧姆定律如图为闭合电路的组成.(1)在外、内电路中，沿着电流方向，各点电势如何变化？答案如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高.

(2)若电源电动势为E，电路中的电流为I，在t时间内非静电力做功多少？内、外电路中产生的焦耳热分别为多少？它们之间有怎样的关系？答案

EIt

I2rt

I2Rt

EIt＝I2Rt＋I2rt4.闭合电路欧姆定律的分析电势高电势低电势低电势高（4）闭合电路欧姆定律的几种表达形式(3)闭合电路的电流I与电动势E、外电阻R和内电阻r的关系怎样？E＝U外＋Ir表达式:推导式:E＝U外＋U内E＝IR＋IrU外＝E－Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合回路既适用于外电路为纯电阻电路也适用于非纯电阻电路.其中U外表示外电路的电势降落，叫作路端电压.（5）电源的总功率：P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I.例2

在如图所示的电路中，电源电动势E＝1.5V，内阻r＝0.6Ω，电阻R1＝3Ω，电阻R2＝4Ω，电阻R3＝6Ω.电压表为理想电表，闭合开关S，求：(1)通过电源的电流大小；答案

0.25A

(2)电源的内电压和电压表的示数.答案

0.15V

0.6V解析

电源的内电压Ur＝Ir＝0.15V，电压表的示数即为R2、R3的并联电压，U＝IR23＝0.6V.例3

在如图所示的电路中，R1＝20Ω，R2＝10Ω，当开关S扳到位置1时，理想电流表的示数为I1＝0.2A；当开关S扳到位置2时，理想电流表的示数为I2＝0.3A，求电源的电动势和内阻.答案

6V

10Ω解析

设电源的电动势为E，内阻为r，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律有联立解得E＝6V，r＝10Ω.例4

在如图所示电路中，电源电动势E＝12V，内电阻r＝1Ω，电阻R1＝9Ω，R2＝15Ω，理想电流表A的示数为0.4A，求电阻R3的阻值和它消耗的电功率.答案

30Ω

1.2W解析

由欧姆定律可知电阻R2两端的电压U2＝I2R2＝6V，由闭合电路欧姆定律，有E＝