教科版高中物理必修第三册第二章电路及其应用6电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律课件

知识点1电源、电动势和内电阻6

电源的电动势和内阻闭合电路欧姆定律知识清单破1.电源及内外电路(1)能提供电能的装置称为电源。(2)外电路:电源外部的电路叫外电路,外电路两端的电压称为路端电压。在外电路中,电流由

电源正极流向负极,电场力对自由电荷做正功,电势能转化为其他形式的能。(3)内电路:电源内部称为内电路。在内电路中,电流由电源负极流向正极,非静电力对电荷做

正功,将其他形式的能转化为电势能。2.电动势(1)电动势:非静电力在电源内部将正电荷从电源负极移到正极所做的功W非与电荷量q的比。(2)定义式(3)大小:电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功,也

就是1C的正电荷所增加的电势能。其单位为伏特(V)。(4)物理意义:反映电源内非静电力做功本领的大小。(5)方向:电动势是标量,为研究方便,规定其方向为电源内部电流的方向,即由电源负极指向电

源正极。3.内阻:电源内部也是由导体组成的,也有电阻,叫作电源的内阻。特别说明电源的连接(1)n个完全相同的电源串联:电源的总电动势E总=nE,电源的总内阻r总=nr。(2)n个完全相同的电源并联:电源的总电动势E总=E,电源的总内阻r总=

。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。2.表达式

知识点2闭合电路欧姆定律3.常用的变形公式(1)公式:E=U外+U内或U=E-Ir。(2)适用范围:既适用于纯电阻电路,也适用于非纯电阻电路。4.路端电压与负载的关系(1)路端电压的表达式:U=E-Ir。①当外电路断开时,R→∞,U=E,即断路时的路端电压等于电源电动势;②当外电路短路时,R=0,U=0,短路电流I0=

。(2)U-I图像的特点:位于第一象限,与横纵坐标轴相交的倾斜直线,如图所示。外电阻变化情况R↑R→∞R↓R→0电流I=

I↓I→0I↑I→

内电压U内=Ir=E-IRU内↓U内→0U内↑U内→E路端电压U=IR=E-IrU↑U→EU↓U→0(3)外电阻变化时电路各部分的变化1.对于给定的电源,非静电力移动正电荷做功越多,电动势越大还是越小?2.电动势一定等于电源两极间的电压吗?3.闭合电路短路时的电流是无限大吗?4.闭合电路中外电阻越大,路端电压越大吗?知识辨析一语破的1.电动势大小不变。电动势是电源本身的性质,与W、q无关。2.不一定。只有当外电路断开时,电动势才等于电源两极间的电压。3.不是。闭合电路中短路时的最大电流I0=

,是个定值。4.闭合电路中外电阻越大,干路电流I=

越小,则路端电压越大。关键能力定点破定点1对比理解电学量1.电动势与电压的比较

电动势E电压U物理意义反映非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领大小,表征电源的性质表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领大小,表征电场的性质定义式E=,W为非静电力做的功。电动势E在数值上等于将单位正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功U=,W为电场力做的功。在数值上等于将单位正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功单位伏特(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2.两类U-I图像的比较

电阻电源U-I图像

研究对象对于某定值电阻而言,其两端的电压与通过它的电流成正比对电源进行研究,电源的路端电压随电流的变化关系图像的物理意义表示电阻的性质,R=,但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两图线交点的物理意义电阻与电源串联时,交点的横坐标表示电流,交点的纵坐标表示电源的路端电压,即电阻两端的电压1.闭合电路动态分析的思路闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡明暗)发

生变化,分析这类问题的基本思路:

2.判定总电阻变化情况的规律(1)当外电路的任何一个电阻增大(或减小)时,电路的总电阻一定增大(或减小)。(2)若开关的通、断使串联的用电器增多,则电路的总电阻增大;若开关的通、断使并联的支定点2闭合电路的动态分析路增多,则电路的总电阻减小。(3)在如图所示的分压电路中,滑动变阻器可视为由两段电阻构成,其中一段R并与用电器并联,

另一段R串与并联部分串联。电路中的总电阻与R串的变化趋势一致。

3.闭合电路动态分析的三种方法(1)程序法:基本思路是“部分→整体→部分”,即:

(2)结论法——“串反并同”①“串反”是指某一电阻增大时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将减

小;某一电阻减小时,与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压都将增大。②“并同”是指某一电阻增大时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将增

大;某一电阻减小时,与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压都将减小。(3)特殊值法与极限法:在解决因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题时,可将滑动变阻

器的滑片分别滑至两个极端来讨论。一般应用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的

讨论。典例1如图所示为某同学在研究性学习中自制的电子秤原理示意图。托盘与电阻可忽略的

金属弹簧相连,托盘与弹簧的质量均不计。滑动变阻器的滑片与弹簧上端连接。闭合开关,

不称重物时,滑片P在R0的最上端【1】;称重物时,在压力作用下滑片P下滑【2】。操作人员可通

过电阻很大的灯泡的亮度判断出有没有开始称重,电流表的示数可以反映出物体的质量,下

列说法正确的是(

)A.称的物体越重,灯泡越暗B.称的物体越重,电流表示数越大C.不称重物时,灯泡会很亮D.不称重物时,电流表示数较大D

信息提取

【1】此时R0、灯泡被短路。【2】滑动变阻器连入电路的电阻增大。思路点拨

解答本题要三步走。第一步:看电路的连接方式,滑动变阻器与灯泡并联,然后与电阻R1串联。第二步:看滑片P的移动方向,物体越重滑片P越下移。第三步:利用闭合电路欧姆定律【3】分析干路中电流的变化,利用串并联电路的特点【4】分析支

路电流的变化情况。解析

当物体越重时,弹簧的压缩量越大,P越向下,滑动变阻器接入电路的阻值越大,则总电

阻越大,总电流I越小(由【3】得到),灯泡两端的电压U=E-Ir-IR1越大,通过灯泡的电流I灯=

越大(由【4】得到),灯泡越亮,选项A、B错误;不称重物时,R0、灯泡被短路,灯泡不亮,电路的

总电阻最小(由【1】得到),电流表示数I=

较大,选项D正确,选项C错误。1.电容器在直流电路中的特点在直流电路中,当电容器充放电时,电路中有充放电电流;一旦电路达到稳定状态,电容器

在电路中就相当于一个阻值无穷大的元件,有电容器的电路可看作是断路,简化电路时可将

电容器去掉。简化后若要求电容器所带的电荷量时,可在相应的位置补上。2.静态分析与动态分析(1)静态分析:稳定状态下,电容器在直流电路中起阻断电流的作用,同支路的电阻相当于导线,

电容器两极间存在电压,等于与之并联的支路两端的电压,如图所示,UAD=UAB+UBD=UC+IR,由

于I=0,则UC=UAD=U。电容器容纳一定的电荷量,且满足Q=CU。定点3含电容器电路的分析与计算(2)动态分析:当直流电路中的电流和电势分布发生变化影响到电容器支路两端时,电容器带

的电荷量将随之改变(在耐压范围内),即电容器发生充、放电现象,并满足ΔQ=CΔU。3.含有电容器电路的解题步骤(1)先将含电容器的支路去掉(包括与它串联在同一支路上的电阻),计算各部分的电流、电压

值,电容器两极板间的电压等于它所在支路两端点间的电压。(2)利用Q=CU、ΔQ=CΔU求出电容器所带的电荷量或电荷量的变化量。(3)通过电容器两极板间的电压和平行板间距离求出两板间的电场强度,再分析电场中带电粒子的运动。典例2如图所示,电源电动势E=9V,内电阻r=0.5Ω,电阻R1=5.0Ω、R2=3.5Ω、R3=6.0Ω、R4=

3.0Ω,电容C=2.0μF。当开关S由与a接触【1】到与b接触【2】通过R3的电荷量【3】是多少?

信息提取

【1】S与a接触电路稳定时,等效电路如图甲。【2】S与b接触电路稳定时,等效电路如图乙。甲乙【3】R3与电容器串联,通过R3的电荷量即电容器所带电荷量的变化量。思路点拨

解答本题需要四步走:第一步:画出开关分别接a和b时的等效电路图。第二步:根据闭合电路的欧姆定律【4】分别求出两种情况下电路中的电流,再根据欧姆定律【5】分别算出两种情况下电容器两端的电压。第三步:根据电容定义式【6】计算电容器极板上的电荷量。第四步:判断变化前后极板所带电荷的电性,然后计算通过R3的电荷量。解析

当开关接a时,电容器两端的电压U1=

R1=5V(由【1】【4】得到)电容器所带电荷量Q1=CU1=2.0×10-6×5C=1×10-5C(由【6】得到)由于上极板电势高,则上极板带正电荷。当开关接b时,电容器两端的电压U2=

R2=3.5V(由【2】【4】得到)电