【高中物理】闭合电路的欧姆定律+课件+高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

闭合电路中的欧姆定律第1课时复习与回顾1、电源：能把电子从A搬到B的装置P就是电源，此时的A和B就是电源的两个电极。2、电路：串联电路：电流处处相等；电路两端的总电压等于各部分电路两端电压之和。并联电路：总电流等于各支路电流之和；总电压与各个支路电压相等。新课须知1、闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫做“闭合电路”。用电器和导线我们称为外电路；电源内部我们称为内电路。2、闭合回路运作：正电荷从电源正极通过外电路移到负极。要想使电路中保持源源不断的电流，还需要把到达负极的正电荷通过内电路送回正极。这样才能构成一个使自由电荷能循环运动的闭合回路。实际电路中是自由电子在运动，由于我们规定正电荷移动方向为电流方向，因此这节我们以正电荷为例。思考1：在电源内部正电荷受到静电力的方向如何？静电力对其做什么功？电势能如何变化？一、电源的工作原理1、外电路中存在着从正极指向负极的电场线，正电荷在静电力的作用下，从正极向负极移动。2、内电路中也存在从正极指向负极的电场线，正电荷从负极移到正极此时被静电力阻碍。回答：内部正电荷受力由正极指向负极；静电力对其做负功，电势能增加。一、电源的工作原理在电源内部，我们要想把正电荷运送到正极，静电力只会起到阻碍作用。只有电荷受到一种与静电力相反的力作用于电荷，才能达到目的。这种力，我们称为非静电力。电源中的非静电力将正电荷从负极移到正极，非静电力做正功，电势能增加。一、电源的工作原理手摇发电机中，非静电力是电磁作用，它将机械能转化为电势能化学电池中，非静电力是化学作用，它将化学能转化为电势能从能量转化角度看，电源是通过非静电力做功将其他形式的能量转化为电势能的装置。思考2：不同类型的电源，非静电力做功是不同的，如何比较非静电力做功本领的强弱？碱性干电池----将1C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.5J锌汞电池----将1C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.2J铅蓄电池----将0.6C的正电荷由负极搬运到正极，非静电力做功1.2J搬运1C正电荷时，非静电力做功反映电源将其他形式能转换成电势能的本领。引入一个能反映电源把其他形式能转化成电势能本领大小的物理量。--------电动势二、电动势1、电动势（E）：表示电源的非静电力做功增加电荷电势能的特性。2、公式：（数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移动到正极所做的功）3、单位：伏特（V）；1V=1J/C4、注意：电动势为标量；电动势由电源中非静电力的特性决定，与外电路、电池体积无关。二、电动势外电路：静电力做正功，电势能减少电势能转化为其他形式能内电路：非静电力克服静电力做正功，电势能增加其他形式能转化为电势能二、电动势图一：一节新电池给小灯泡供电；图二：同等规格的一节旧电池给同一个小灯泡供电。现象：新电池供电的小灯泡比旧电池供电的小灯泡亮度要大。原因：旧电池提供的电流比新电池提供的电流小很多。二、电动势内阻：我们通常把内电路中的电阻称为内电阻，简称为内阻。我们可以把电源看成（等效）一个理想电源与电阻的串联。外电路以及内电路中此电阻的电势都沿电流方向降低。二、电动势此处小灯泡亮度不一样，原因在于电源的内阻不一样。二、电动势注意（1）电源的电动势（E）和内阻（r）都是由电源的本身性质决定，与外电路无关。（2）电池正常工作时，其电动势可以看做不变；较短时间内，电池的内阻也可以视为不变。三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析为何会出现越并越暗的情况？三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析为解决上述现象，我们先来探究闭合电路中电流的影响因素是什么。已知如图所示电路，设用电器两端电压为U，电路中电流为I，通电时间为t（1）电源内部非静电力做了多少功？（2）电源提供的电能在哪些地方被消耗？外电路、内电阻三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析电源转化电能：消耗电能：由能量守恒可得：能量关系：约去t得功率关系：约去I得：三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析探究结论：若外电路只有电阻（无电动机、电解池等原件时）：即电路中的实际电流为：----闭合电路的欧姆定律三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析1、内容：闭合电路中的电流与电源电动势成正比，与内、外电阻之和成反比。2、公式：3、适用范围：外电路中没有电动机、电解池等用电器，只有电阻。纯电阻电路三、闭合电路的欧姆定律及其能量分析而从另一个角度而言：在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的地方往电势低的地方定向移动-----沿电流方向电势降低；在内电路中，内阻消耗电势能-----沿电流方向电势也会降低。若用U外表示外电路总的电势降落；用U内表示内电路总的电势降落；则闭合电路的欧姆定律也可以写为：也就是说：电源的电动势表示内、外电路的电势降低值之和。反映了闭合电路的电势变化关系适用范围：外电路可以是电阻，也可以是含有电动机等用电器课堂小测【例题1】（多选）铅蓄电池的电动势为2V，这表示（）A、电路中每通过1C的电量，电源把2J的化学能转变为电能B、蓄电池两极间的电压为2VC、蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能D、蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5V）强ABD课堂小测【例题2】关于电动势下列说法中正确的是(

)A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加B．对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送单位电荷量做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多C课堂小测【例题3】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的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能.(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能.答案：(1)W＝Eq＝3×6J＝18J；(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J课堂小测【例题4】如图所示，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω，当单刀双掷开关S扳到位置1时，测得的电流I1=0.2A；当S扳到位置2时，测得电流I2=0.3A。求电源电动势E和内电阻r。rSEAR1R212答案：r=1.0Ω，E=1.80V小结1、闭合电路的能量关系：2、电源内部特性决定：E，r

闭合电路中的欧姆定律第2课时复习与回顾1、什么是闭合回路2、什么是电动势3、什么是内阻4、电动势与电压的区别5、闭合电路的欧姆定律（纯电阻电路中）闭合电路的组成:(1)内电路(2)外电路外电路内电路内电阻有电压内电路有电阻外电路有电阻外电阻有电压思考1：上节课中闭合电路的欧姆定律是在外电路是纯电阻电路的情形下进行推导而出，若外电路为非纯电阻电路又是什么情况？图：外电路为非纯电阻电路四、路端电压与电流之间的关系电源转化电能：消耗电能：由能量守恒可得：能量关系：约去t得功率关系：约去I得：一切电路都适用1、表达式根据E=U+Ir，此时U为路端电压，Ir为内电路电压，则有U=E-Ir为何会出现越并越暗的情况？解释：当多个灯泡并联时，外电阻R减小，由可知，总电流I增大，由

知，路端电压U减小，灯泡两端电压减小，所以变暗。四、路端电压与电流之间的关系四、路端电压与电流之间的关系2、理解表达式U=E-Ir(1)若电路是断路：则电路中此时电流为0，当I=0时，U=E即：断路时所测得的路端电压大小等于电源电动势大小。V思考：在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？不等于电源电动势，测量值等于路端电压U。四、路端电压与电流之间的关系2、理解表达式U=E-Ir(2)若电路是短路：则外电路中此时相当于没有用电器思考：此时电路中的电流是无穷大吗？不是，因为电源内部存在内阻r，此时电流为短路电流不允许用导线将电源两极直接连接3、路端电压U随电流I变化的图像根据U=E-Ir可知，若寻找U-I之间的关系，可将其表示为U=-rI+E此时U与I的关系，类比于数学中的一次函数即所作U-I图为一条倾斜的直线四、路端电压与电流之间的关系UIOUI图像的物理意义：（1）在纵轴上的截距：表示电源的电动势E

（2）在横轴上的截距：表示电源的短路电流（3）图像斜率的绝对值：表示电源的内阻。断路短路针对训练1．一块太阳能电池，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA，若将该电池与一阻值为20Ω的电阻器构成一闭合电路，则它的路端电压是(

)A．0.10V

B．0.20VC．0.30V D．0.40V外电路开路，电源两端的电压等于电动势大小

路端电压就是外电阻两端的电压U＝IR＝400mV＝0.40V2、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的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能.(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能.答案：(1)W＝Eq＝3×6J＝18J；(2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J针对训练3、（多选）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是()电源的电动势为6.0V电源的内阻为12Ω电源的短路电流为0.5A电流为0.3A时的外电阻是18Ω【解析】。U-I图像的纵截距即电源电动势，所以A正确。而内阻为。短路电流。当电流为0.3A时，根据，R=18Ω。AD针对训练【典例】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压；(3)R的消耗功率．例题精析纵坐标为电源的电动势横坐标为短路电流图线斜率的绝对值为内电阻图线交点坐标即为工作电流和电压（1）E=4V；r=1Ω（2）U=3V（3）P=3w而从另一个角度而言：在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的地方往电势低的地方定向移动-----沿电流方向电势降低；在内电路中，内阻消耗电势能-----沿电流方向电势也会降低。若用U外表示外电路总的电势降落；用U内表示内电路总的电势降落；则闭合电路的欧姆定律也可以写为：也就是说：电源的电动势表示内、外电路的电势降低值之和。反映了闭合电路的电势变化关系适用范围：外电路可以是电阻，也可以是含有电动机等用电器五、闭合电路中电动势的变化思考2：闭合电路的外电路和内电路的电势具体是如何变化的？1、外电路电势的变化123456外电路中沿电流方向电势降低五、闭合电路中电动势的变化2、内电路电势的变化BABA内阻上电势降低电势突升电势突升ABCD电源内电路中，沿电流方向电势升中有降。升高E，并降低IrBDAC五、闭合电路中电动势的变化RrEU外U内φ高φ低EE=

U外+

U内闭合电路电势变化可见五、闭合电路中电动势的变化表达式物理意义适用条件W＝W外＋W内⑤EIt＝I2Rt＋I2rt④E＝I(R＋r)①E＝U外＋Ir②E＝U外＋U内③闭合电路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。纯电阻电路电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和①式适用于纯电阻电路；②③式普遍适用电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的