2.6电源的电动势和内阻闭合电路的欧姆定律课件-高二上学期物理教科版

电源的电动势和内阻

闭合电路欧姆定律

两个电路中小灯泡的规格都相同，电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？

手电筒中的小灯泡能持续发光，这是因为手电筒中电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光。一、电池常见的电池1、如图，两个导体A、B构成一个电容器，充电后二者之间存在一定的电势差。把小灯泡L与两个导体连接起来，闭合开关，会看到什么现象？观察与思考：电容器放电，由于放电电流持续的时间很短，等不到灯丝温度升高电流就停止，所以看不到灯泡发光。如果用一个大容量的电容器，可以看到小灯泡发光，但它的亮度会慢慢减弱，直到完全熄灭。2、如图，如果用电池替代电容器，闭合开关，会看到灯泡持续发光，这说明电路中有了持续的电流。这里电池起了什么作用？观察与思考：PBA——+++++++_______———电池能保持导体两端的电势差(电压),使电路中有持续的电流.二、电源

电动势和内阻化学作用电池通过化学反应，将化学能转化为电能。其他类型的电源，如光电池、发电机等，将其他形式的能（光能、机械能）转化为电能。电磁作用1、电源：能提供电能的装置。像电池这样把化学能转化为电能的电源称为化学电源.01电源

由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路（closedcircuit）。闭合电路2、外电路:电源外部的电路导线、电源、用电器1、闭合电路的结构：3、内电路:电源内部的电路闭合电路02ERS外电路内电路4、路端电压：外电路两端的电压，即电源两极的电压1、电源外部，正电荷将怎样移动？2、电源内部，正电荷将怎样移动？3、电源内部的正电荷受到电场力方向？电场力做正功还是负功？4、什么力来克服电场力做功？从正极到负极从负极到正极从正极指向负极负功非静电力电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。++++电源____+++++++正极负极问题探究03非静电力干电池发电机在干电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；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。5、电源内部的非静电力是由什么提供的？抽水机增加水的重力势能电源增加电荷的电势能不同的电源非静电力做功的本领不同,使单位正电荷所增加的电势能不同。6、电源内部的能量是如何转化的？那么，电源的这种能力是怎么来的呢？1、定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值。

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。2、定义式：（W：非静电力做的功q：电荷量）3、单位：伏特（V）1V=1J/C标量4、物理意义：反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小。5、特点:由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关。电动势046、电源的内阻:

电源的内部也是由导体组成的，所

以也有电阻,用符号r表示。电源的电动势E与电压U一样吗？思考：电压U电动势E物理意义电场力做功，电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质非静电力做功，其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质定义式U＝W/q，W为电场力做的功E＝W/q，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值【练习1】如图为某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示（）A．电池短路时，该电池输出的电流为9AB．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能C．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9VD．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能【参考答案】D课堂练习【参考答案】A三、闭合电路欧姆定律活动：探究小灯泡变暗的原因1、如图所示连接电路，逐次闭合开关，观察随着点亮灯泡个数增加，灯泡亮度有什么变化。想一想，灯泡亮度变化的原因可能是什么？灯泡变暗，原因是灯泡两端分到电压减小2、如果电源没有内阻，会有这种现象吗？不会

在外电路中，电流方向由正极流向负极。在内电路中，通过非静电力做功使正电荷由负极移到正极，所以电流方向由负极流向正极。2、闭合回路的电流1、部分电路的电流内电路与外电路中的总电流是相同的。rERSIIRU实际的电源可分解成不计内阻的理想电源和一个内阻两部分电路中的电流01外电路电阻称为外电阻，用R表示；内电路电阻称为内电阻，用r表示；外电路内电路

对于闭合电路来说，内、外电路都会出现电势降低，电势能减少。那么，电流I跟电源电动势E即内阻r、外电路电阻R之间会有怎样的关系呢？ErR问题与思考02内电路：I流过r时，φ降落Ir，等于r两端的电压（称为内电压）：U’=Ir外电路：I流过R（外电路总电阻）时，φ降落IR，称为路端电压或外电压U，即：U=IR（电池外部的电压）整个闭合电路电势降落为：U+U’在电源的作用下，负极到正极的电势会升高，升高的数值为EE=U+U’E=U+U’(理论和实践都已证明）∵E=U+U’=U+Ir∴U=E-Ir(即U—I关系）（适用于任意电路）纯电阻电路中U=IR则IR=E-Ir（只适用于纯电阻电路）（1）内容：在外电路只接有电阻元件的情况下，通过闭合电路的电

流大小跟电源的电动势成正比，跟内外电阻之和成反比。03闭合电路欧姆定律（2）公式：说明：

1、是外电路上总的电势降落，

叫路端电压（或外电压）.

2、是内电路上的电势降落，叫

内电压.3、例1：在如图所示的电路中，电源的电动势为V，内阻为Ω，外电路的电阻为Ω,求电路中的电流和路端电压.解：由闭合电路欧姆定律，电路中的电流为路端电压RSEr课堂练习例3：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

Ω，E四、路端电压与负载的关系1、理论根据：（1）闭合电路欧姆定律（2）部分电路欧姆定律闭合开关S，将外电路的滑动变阻器R向左移动(增大R)，观察电压表的示数将会做什么变化？E、rsRAV交流讨论：3.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。闭合开关S，将外电路的滑动变阻器R向左移动(增大R)，观察电压表的示数将会做什么变化？E、rsRAVRIU内U外E.r

一定I=ER+rU内=Ir

E=U外+U内RIU内U外E.r

一定I=

ER+rU内=Ir

E=U外+U内2、逻辑推理：若R向右移动呢？4、两种特例：R=0I=E/rU内=EU外=0E.r一定I=ER+rU内=Ir

E=U外+U内（1）短路（2）断路R=∞I=0U内=0U外=EE.r一定I=ER+rU内=Ir

E=U外+U内5、结论：当外电路短路时，电路中的电流I短=E/r，內电压等于电动势；当外电路断路时，路端电压等于电动势。物理来自生活为什么晚上7、8点钟的时候家里面的灯看起来很昏暗，而夜深人静时又变亮了呢？RIU内U外E.r

一定I=

ER+rU内=Ir

E=U外+U内你现在能解释刚才的现象了吗？s1s2L1L2L3s3例、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由短路电流可求电源内阻大小r＝

＝20Ω.由闭合电路欧姆定律求电流I＝

＝20mA路端电压就是外电阻两端的电压U＝IR＝400mV＝0.40V五、路端电压与电流的关系(1)图像的函数表达式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，内阻越大，图线倾斜得越厉害。①在纵轴上的截距表示电源的电动势E。(2)图像的物理意义UIOEI短θ断路短路路端电压U随电流I变化的图像电源的外部特性曲线011、a为电源的U-I图像，b为外电阻的U-I图像；2、a的斜率的绝对值表示内阻大小；b的斜率

表示外电阻的大小；3、a与纵轴的交点坐标表示电源的电动势；4、两者的交点坐标表示该电阻接入电路时电路的总电流和路端电压;UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN拓展1：U-I图像拓展学习02

电阻电源U－I图象研究对象对某一固定电阻而言，两端电压与通过的电流成正比关系对电源进行研究，路端电压随干路电流的变化关系图象的物理意义表示导体的性质R＝

，R不随U与I的变化而变化表示电源的性质，图线与纵轴的交点表示电源电动势，图线斜率的绝对值表示电源的内阻联系电源的电动势和内阻是不变的，正是由于外电阻R的变化才会引起外电压U外和总电流I的变化电源的输出电流与外电路电阻关系:拓展2：I-R图像ORIr拓展3：U-R图像电源的路端电压与外电路电阻的关系:ORUr【练习1】（多选）图1为“测量干电池的电动势和内阻”的实验电路图。实验中测得多组电压和电流值，通过描点作图得到如图2的U-I图线。下列判断正确的是（）C．当电压为1.4V时，外电路电阻阻值R=14ΩD．当电流为0.2A时，电源内电压U内【参考答案】AC课堂练习【练习2】如图甲所示是来测量脂肪积累程度的仪器，其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例（体液中含有钠离子、钾离子等，而脂肪不容易导电），模拟电路如图乙所示。测量时，闭合开关，测试者分握两手柄，体型相近的两人相比，脂肪含量高者（）A．电流表示数大

B．电压表示数小 C．电源内阻的电压小 D．路端电压小【参考答案】C【练习3】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图线分别如图所示，求：(1)电源的电动势和内阻；(2)电源的路端电压。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解：(1)由题图所示U－I图线知：电源电动势E＝4V，短路电流I短＝4A．故内阻r＝

＝1Ω.(2)由图象知：电源与电阻串联电流I＝1A，此时对应路端电压U＝3V.由图线可以求出外电阻阻值六、闭合电路的动态分析1、动态电路的特点断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小，导致电路电压、电流、功率等的变化。动态电路的特点与分析方法01问题：在如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑片P向右滑动时，回路的总电流、路端电压如何变化？通过R1、R2和滑动变阻器的电流如何变化，它们两端的电压如何变化？R3增大R总增大I总减小U内减小U增大U1减小U3U2增大I2增大I3减小电路分析(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论。2、动态电路分析的两种常用方法U分

R局增大减小→R总增大减小→I总增大减小→U总增大减小→I分(1)程序法：动态电路的特点与分析方法01部分

整体

部分例题：如图所示，电源电动势为6V，内阻为1Ω，R1＝5Ω，R2＝10Ω，滑动变阻器R3的阻值变化范围为0～10Ω，求电路的总电流的取值范围．

“串反并同