【物理】闭合电路欧姆定律课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册VIP

新课导入

电路中每个小灯泡的规格都相同，逐个点亮并联的小灯泡，发现小灯泡的亮度逐渐变暗，逐个断开开关，小灯泡又逐渐变亮，如何解释这一现象呢？闭合电路01闭合电路

由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。外电路:电源外部的电路导线、电源、用电器内电路:电源内部的电路闭合电路的结构：思考讨论++++电源____+++++++正极负极请结合右图，探究如下问题：1.判断电源外部电路中的电场方向。2.正电荷在电源外部电路中如何移动？（以正电荷定向移动形成电流为例）从正极到负极从负极到正极从正极指向负极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？负功4.正电荷在电源内部移动的过程中，除静电力外，是否还受其它力作用，是否做功？一定受其他力作用而做功；否则不会有持续电流。02非静电力在电源内部要使正电荷向正极移动，就一定要有一种与静电力方向相反的力作用于电荷，我们把这种力叫作非静电力。即电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功，电荷的电势能增加。在电源内部，存在着由正极指向负极的电场。在这个电场中，静电力阻碍正电荷向正极移动。++++电源____+++++++正极负极02非静电力从能量转化的角度看：其他形式能电能非静电力做功发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；02非静电力不同电源把其他形式的能转化为电势能的本领相同吗？如何反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱？03电动势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反映电源把其他形式的能转化为电能(电势能)本领的大小；（电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功）。伏特V(1V=1J/C)1、定义：2、公式：3、单位：4、物理意义：03电动势（1）电动势E由电源中非静电力的特性（电源本身性质）决定，跟W、q无关，与电源的体积、形状无关，与是否联入电路及外电路的情况无关。（2）电动势E越大，表明每移动1C的电荷，电源可把更多的其他形式的能量转化为电势能.6、电动势的测量方法：在没有接入外电路时，电源两极间的电压5、特点：手机电池的电动势为3.7V：表明在手机电池内移送1C的电荷量时，可将3.7J的化学能转化为电势能。04电源的三个重要参数3.电池的容量:电池放电时能输出的总电荷量。单位：安·时(A·h)毫安·时(mA·h)1.电源的电动势E。2.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。RS内电路外电路ErrE内电路等效rE内电路RS外电路和电压U有什么联系、区别？04电源的三个重要参数电压U电动势E定义式单位伏特(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，表征电源的性质电势降电势升05闭合电路的欧姆定律（1）内阻r（纯电阻）：内电路的电阻。（2）内电压U内：内电路上的电势的降落。（1）外电阻R：外电路的电阻。（2）路端电压（外电压）U外：外电路两端的电压。RS内电路外电路ErrE内电路等效rE内电路RS外电路外电路：内电路：05闭合电路的欧姆定律能量分析:设电源电动势为E，内阻为r，外电路的用电器都是纯电阻为R，闭合电路的电流为I。1、电流通过外电路时，时间t内有多少电能转化为内能？RS内电路外电路Er2、电流通过内电路时，时间t内有多少电能转化为内能？3、电流流经电源时，在时间t内非静电力做多少功？4、根据能量守恒定律，以上各能量之间有什么关系？Q外=I2RtQ内=I2RtW非=Eq=EItW非=Q外+Q内05闭合电路的欧姆定律能量分析:化学能电能非静电力做功电流做功其它形式的能RS内电路外电路Er根据能量守恒：W非=Q外+Q内EIt=I2Rt+I2rtE=IR+IrE=U外+U内05闭合电路的欧姆定律E=U外+U内1.电源电动势等于内、外电路电势降落之和。rE内电路RS外电路E=IR+Ir若外电路为纯电阻电路：（1）内容：2.闭合电路的欧姆定律（2）表达式：适用：外电路为纯电阻的闭合电路闭合电路中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。05闭合电路的欧姆定律rE内电路RS外电路IRU1.部分电路的电流电流方向由正极流向负极，沿电流方向电势降低。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。内电路一方面，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”。外电路中内电路中05闭合电路的欧姆定律ACDIr内阻上电势降低B电势突升电势突升ErEUIrRI化学反应层BDACU外=IR是外电路上总的电势降落；U内=Ir是内电路上总的电势降落；E=U外+U内05闭合电路的欧姆定律表达式:E＝U外＋U内=U外＋IrE＝IR＋Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合回路

外电路上总的电势降落，习惯上叫路端电压内电路上的电势降落，习惯上叫内电压适用于外电路为

的闭合回路纯电阻非纯电阻06路端电压和负载的关系根据闭合电路的欧姆定律E＝U外＋U

内，则

U外

=E-U内

U外记为路端电压U，考虑到U内＝Ir，则：U

＝E

－IrE、rR1AVR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？外电阻R减小，电流增大，路端电压减小。外电阻R增大，电流减小，路端电压增大。06路端电压和负载的关系1.外电路断路时:2.外电路短路时:不允许外电路短路。rE内电路RS外电路外电阻R减小，电流增大，路端电压减小。外电阻R增大，电流减小，路端电压增大。思考讨论

电路中每个小灯泡的规格都相同，逐个点亮并联的小灯泡，发现小灯泡的亮度逐渐变暗，逐个断开开关，小灯泡又逐渐变亮，如何解释这一现象呢？闭合电路多并联几个小灯泡之后，外电路的电阻R减小，电流I增大，路端电压U减小，所以灯泡变暗。07电源的外部特性曲线③横轴上的截距表示电源的短路电流①图像斜率的绝对值表示电源的内阻，内阻越大②纵轴上的截距表示电源的电动势E。UIOEI短θ断路短路路端电压U随电流I变化的图像r=0总结归纳一、闭合电路、非静电力二、电动势（电源本身性质）三、电源的三个参数（E、r、Q）伏特V(1V=1J/C)电能非静电力做功其他形式能R内电路外电路Er四、闭合电路欧姆定律E＝U外＋U内=U外＋IrE＝IR＋Ir07电源的外部特性曲线UOIIm

IEUM（I，U）βαb

aN5.交点和原点之间的矩形UMOI的面积表示电源的输出功率1.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电源的外部特性曲线I-R图像ORIr电源的输出电流与外电路电阻关系:电源的外部特性曲线电源的路端电压与外电路电阻的关系:ORUr01欧姆表的原理现在你已经学习了闭合电路欧姆定律，思考如何把电流表改装成欧姆表?“串联成压”“并联成流”01欧姆表的原理ABErRRx−+G电阻调零过程的本质是什么？02改装成欧姆表如图电源的电动势为E,内阻为r,电流表满偏电流为Ig,电流表电阻为Rg,A、B为接线柱。(1)用导线把A、B直接连起来,此时应把可变电阻R调节为多少才能使电流表恰好达到满偏电流?解：（1）由闭合电路欧姆定律，有ABErR−+G02改装成欧姆表如图电源的电动势为E,内阻为r,电流表满偏电流为Ig,电流表电阻为Rg,A、B为接线柱。(2)调到满偏后保持R的值不变，在A、B间接一个电阻Rx，电流表指针指着多少刻度的位置?（2）设这时电流表读数为I，由闭合电路欧姆定律ABErRRx−+G02改装成欧姆表如图电源的电动势为E,内阻为r,电流表满偏电流为Ig,电流表电阻为Rg,A、B为接线柱。(3)此时待测电阻Rx的大小如何计算？（3）设这时电流表读数为I，由闭合电路欧姆定律ABErRRx−+G如何将电流表转换成直接测量电阻的仪表？02改装成欧姆表如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,A、B为接线柱。ABErRRx−+G如果把任意电阻Rx接在A、B间,电流表读数I与Rx的值有什么关系?代入数值后，得

解出02改装成欧姆表1005将表头对应改装10mA0Ω05mA150150Ω0mA∞Ω∞其他位置？欧姆表中央刻线对应的阻值恰好等于欧姆表的内阻（中值电阻）03欧姆表把表头改装成测电阻的欧姆表1、利用电流表测量电阻的原理是什么？（欧姆表）2、欧姆表盘的刻度是均匀的吗？由于I和Rx是非线性关系，所以刻度不均匀，由于是减函数，所以刻度方向与电流档相反。3、欧姆表的红、黑表笔，哪支电势高些？电流从哪支表笔流入，哪支流出？电流Ix与外电阻Rx是一一对应关系。通过测量电流达到测量电阻的目的。ABErRRx−+G03欧姆表的刻度（欧姆表）ABErRRx−+G(1)零刻度在右边，左边为无限大。(2)刻度不均匀,左边密、右边稀。(3)刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反.(4)欧姆表中央刻线对应的阻值恰好等于欧姆表的内阻（中值电阻）04闭合电路动态分析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。2.动态电路分析的两种常用方法(1)程序法：U分

R局增大减小→R总增大减小→I总增大减小→U外增大减小→I分→U内增大减小04闭合电路动态分析(2)结论法：（串反并同）某一电阻变化时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率的变化情况相反某一电阻变化时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率的变化情况相同UIP“串反”“并同”05电源的功率和效率rERsI1．电源（向整个电路提供）的功率(输入功率)P：2．电源内阻消耗功率（发热）P内：3．电源的输出功率（即外电路消耗的电功率）P出：P总＝EI(普遍适用)(只适用于外电路为纯电阻的电路)P内＝I2r(只适用于外电路为纯电阻的电路)P外＝P出＝U外I＝P总-P内

＝EI-I2r

(普遍适用)05电源的功率和效率rERsI1．电源提供的功率：2．电源的输出功率：3．电源内阻上的热功率：4.供电效率:对纯电阻电路,电源的效率为:06电源的输出功率rERsI输出功率：P出=P-P内=IE-I2r=I

U外=I2R外当R＝r时取等号06电源的输出功率输出功率：P出=P-P内=IE-I2r=I

U外=I2R外P出RrR2P1R1O当P出＜Pm时,每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2（外电阻