閉合電路歐姆定律(講)

1、最簡單的電路由哪幾部分組成？最簡單的電路由哪幾部分組成？思考思考：導線組成導線組成 由電源、由電源、 用電器、用電器、 開關、開關、 用導線把電源、用電器連成一個閉合電路。用導線把電源、用電器連成一個閉合電路。n外電路外電路:電源外部的用電器和導線構成外電路電源外部的用電器和導線構成外電路.n內電路內電路:電源內部是內電路電源內部是內電路.rERK 內電路內電路外電路外電路導體中產生恒定電流的條件：閉合電路閉合電路導體兩端存在恒定電壓部分電路部分電路（1）定義：在電源內部非靜電力把單位）定義：在電源內部非靜電力把單位正電荷從電源的負極移到正極所做的功。正電荷從電源的負極移到正極所做的功。qWE

2、非一、一、電動勢電動勢（2） 電動勢符號 E 電動勢單位 伏特（V）1、電動勢電動勢V V思考：當開關打開時，伏特表讀數(shù)與電源電動勢有什么關 系？當開關閉合時，兩者還相等嗎？（3 3）在閉合電路中，電動勢在數(shù)值上等于）在閉合電路中，電動勢在數(shù)值上等于電源在沒有接入電路時兩極間的電壓。電源在沒有接入電路時兩極間的電壓。 （4）意義：電動勢表示電源將其他形）意義：電動勢表示電源將其他形式的能轉化為電能本領大小。式的能轉化為電能本領大小。 電動勢是反映電源把其他形式能轉化為電能的本領的物理量，只由電源本身結構特性決定，與電路無關 2、是電源？、是電源？（1）定義：把其它形式的能轉換成電能的裝置）定義

3、：把其它形式的能轉換成電能的裝置。（2）常見的電源）常見的電源各各種種電電池池 （3 3）電源在電路中的作用）電源在電路中的作用：將其它：將其它形式的能轉變?yōu)殡娔埽槐３謱w兩端形式的能轉變?yōu)殡娔?；保持導體兩端有持續(xù)的電壓。有持續(xù)的電壓。 二、閉合電路歐姆定律二、閉合電路歐姆定律內電路、外電路、內電阻、內電路、外電路、內電阻、外電阻、外電阻、外電壓、內電壓外電壓、內電壓 外電路：外電路：電源外部的電路，電源外部的電路，包括用電器、導線等包括用電器、導線等. 外電阻：外電阻：外電路的總電阻外電路的總電阻. 內電阻：內電阻：內電路的電阻、內電路的電阻、通常稱為電源的內阻通常稱為電源的內阻. 內電路：

4、內電路：電源內部的電路電源內部的電路. 外電壓：外電阻兩端的電壓， 又叫路端電壓 U外外內電壓： 內電阻兩端的電壓 U內內 在在外電路外電路中，電流方向中，電流方向由正極流向負極由正極流向負極。 在在內電路內電路中，即在電源內部，通過非靜中，即在電源內部，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向流方向為負極流向正極為負極流向正極。1、閉合電路的電流方向、閉合電路的電流方向內內電路與電路與外外電路中的總電流是電路中的總電流是相同相同的。的。ababcd2、電路中的電勢變化情況、電路中的電勢變化情況（1）在外電路中，沿電流方向電勢降低。）在外電路中

5、，沿電流方向電勢降低。 （2）在內電路中，一方面，存在內阻，）在內電路中，一方面，存在內阻，沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電沿電流方向電勢也降低；另一方面，沿電流方向存在電勢流方向存在電勢“躍升躍升”。bdacabcd電路中電勢降落關系電路中電勢降落關系U內內U外外E結論：結論：E = U外外+ U內內演示演示ErRS+ + 電流電流+電動勢電動勢bdacababcd4 4U外外= IRU內內= IrE = U外外 + U內內 電動勢電動勢和內內、外電壓外電壓的關系對純電阻電路E = I R + I rrREI閉合電路的歐姆定律推導閉合電路中的電流跟電源的電動勢電動勢成正比，跟內內、外電路

6、的電阻外電路的電阻之和成反比rR從能量角度討論整個電路的能量轉化：從能量角度討論整個電路的能量轉化：rERK內電路內電路外電路外電路E外外=I2Rt2、內電路也有電阻、內電路也有電阻r，當電流通過內，當電流通過內電路時，也有一部分電能轉化為內能，電路時，也有一部分電能轉化為內能，是多少？是多少？E內內=I2rt3、電流流經電源時，在時間、電流流經電源時，在時間t內非靜內非靜電力做多少功電力做多少功W=EqEIt4、以上各能量之間有什么關系？、以上各能量之間有什么關系？1、若外電路中的用電器都是純電阻、若外電路中的用電器都是純電阻R，在時間，在時間t內外電路中有多少電能轉化為內能？內外電路中有多

7、少電能轉化為內能？電源電動勢為電源電動勢為E，內阻為，內阻為r，外電阻為，外電阻為R，電流為，電流為I結論：結論：根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應該等于內外電路中電能轉化為其他形功應該等于內外電路中電能轉化為其他形式的能的總和。式的能的總和。W=E外外+E內內即：即：EIt=I2Rt+I2rt整理得整理得 ： E=IRIr（1 1）、表述：閉合電路中的電流跟電源的）、表述：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比成反比（2 2）、數(shù)學公式：數(shù)學公式： rREIIrIRE （3 3）、適用條件：適用條件

8、：外電路是外電路是純電阻純電阻的電路。的電路。 3、閉合電路歐姆定律：、閉合電路歐姆定律：rREIIrIRE 或說明：說明：二、閉合電路歐姆定律二、閉合電路歐姆定律：IRU外 1、 是外電路上總的電勢降落，是外電路上總的電勢降落，習慣上叫習慣上叫路端電壓路端電壓.IrU內 2、 是內電路上的電勢降落，是內電路上的電勢降落，習慣上叫習慣上叫內電壓內電壓. E=U +UEIR Ir外內3、另一種表述：、另一種表述： 普遍適用普遍適用外電路兩端的電壓叫路端電壓外電路兩端的電壓叫路端電壓、如圖電路：、如圖電路：R增大，電流減小，路端電壓增大增大，電流減小，路端電壓增大R減小，電流增大，路端電壓減小減小

9、，電流增大，路端電壓減小路端電壓路端電壓:三、路端電壓跟負載三、路端電壓跟負載( (R R) )的關系的關系ErRRU 路端電壓路端電壓U U隨外電阻隨外電阻R R變化的討論變化的討論U U外外=I R外外=ER外外+r R外外=E1+rR外外當當R R外外增大時，增大時， U U外外也隨之增大也隨之增大當外電路斷開時當外電路斷開時, R, R外外=, =, U U外外=E=E當外電路短路時當外電路短路時, R, R外外=0, =0, U U外外=0,I=0,I短短= = 很大，一般情況下不允許外電路短路。很大，一般情況下不允許外電路短路。Er討論：討論：在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接

10、在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接測量電池兩極所得到的數(shù)值，測量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于近似等于電源電動勢電源電動勢的大小的大小路端電壓路端電壓U與外電阻與外電阻R的圖線：的圖線：2 2、路端電壓隨電流變化的、路端電壓隨電流變化的U-IU-I圖像圖像圖線與縱坐標交點表示電路斷開情況，交點的縱坐標圖線與縱坐標交點表示電路斷開情況，交點的縱坐標為電源電動勢為電源電動勢E.圖線與橫坐標交點表示外電路短路情況，交點橫坐標圖線與橫坐標交點表示外電路短路情況，交點橫坐標為短路電流為短路電流I短短=E/r.圖線斜率值圖線斜率值(tan )表示電源的內電阻表示電源的內電阻r=U/I.【注意注意】若縱

11、軸的原點不在兩軸交點時，此結論不成立若縱軸的原點不在兩軸交點時，此結論不成立U = EU = E-IrIr 知知: :U U是是I I 的一次函數(shù)的一次函數(shù)閉合電路的閉合電路的U-IU-I圖象圖象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1 1）右圖中）右圖中a a為為閉合電路閉合電路的的U-IU-I圖象圖象b b為為部分電路部分電路( (外電阻外電阻) )的的U-IU-I圖象圖象 2 2）兩者的交點坐標表示該電阻）兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時的接入電路時的路端電壓與電流路端電壓與電流. . 3 3）a a的斜率的斜率的絕對值表示的絕對值表示電源內電源內阻的阻的大小、大小、b

12、b的斜率的斜率的絕對值表的絕對值表示示接入電路中外電阻的接入電路中外電阻的的大小的大小 4 4）圖中虛線矩形的面積表示）圖中虛線矩形的面積表示接入該電阻時的輸出功率。接入該電阻時的輸出功率。 當兩個當兩個斜率相等斜率相等時時（即內、外電阻相等）（即內、外電阻相等）圖中矩圖中矩形面積形面積最大最大，即，即輸出功率輸出功率最大。最大。 小結：閉合電路歐姆定律的表達形式有：閉合電路歐姆定律的表達形式有： E=U外外+U內內 rREI （I、R間關系）間關系） U=E-Ir （U、I 間關系）間關系）ErRRU （U、R間關系）間關系）注意：注意：適用于外電路為純電阻電路適用于外電路為純電阻電路 適用

13、于一切電路適用于一切電路【例例1】關于電源的電動勢和外電壓，下面敘述正確關于電源的電動勢和外電壓，下面敘述正確的是（的是（ ） A同一電源接入不同電路，電動勢就會發(fā)生變化同一電源接入不同電路，電動勢就會發(fā)生變化B電源的電動勢等于電源內電壓和路端電壓之和電源的電動勢等于電源內電壓和路端電壓之和C電源的電動勢可以用大內阻的伏特表粗略測定電源的電動勢可以用大內阻的伏特表粗略測定 D在閉合電路中，路端電壓變化的本質原因是由于在閉合電路中，路端電壓變化的本質原因是由于外電阻的改變外電阻的改變 BC例：如圖是某電源的路端電壓例：如圖是某電源的路端電壓U隨干路電流隨干路電流I的變化圖象的變化圖象,由圖象可知

14、由圖象可知,該電源的電動該電源的電動勢為勢為 V,內阻為內阻為 0.5U/VI/AO1232463 課堂訓練課堂訓練4、 例例3、在如圖、在如圖2所示的電路中，在滑動變阻所示的電路中，在滑動變阻器器R2的滑動頭向下移動的過程中，電壓表的滑動頭向下移動的過程中，電壓表和電流表的示數(shù)變化情況如何？和電流表的示數(shù)變化情況如何？例：如圖所示，電源的電動勢和內阻都例：如圖所示，電源的電動勢和內阻都保持不變，當滑動變阻器的滑動觸點保持不變，當滑動變阻器的滑動觸點向左端移動時（向左端移動時（ ） A、電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀電壓表的讀數(shù)增大，電流表的讀數(shù)減小數(shù)減小 B、電壓表和電流表的讀數(shù)都增大電壓表和

15、電流表的讀數(shù)都增大 C、電壓表和電流電壓表和電流表的讀數(shù)都減小表的讀數(shù)都減小 D、電流表的讀數(shù)電流表的讀數(shù)增大，電壓表的讀增大，電壓表的讀數(shù)減小數(shù)減小 E、rR1AVR2R3P三、電源的三、電源的輸出功率輸出功率的討論的討論1.P1.P輸出輸出I I干干關系關系 （任意外電路任意外電路）P輸出輸出=U外外I干干U U外外是是I I干干的隱函數(shù)的隱函數(shù)P輸出輸出=EI-I2r轉移法轉移法：能的轉化和守恒定律：能的轉化和守恒定律極值條件和極值極值條件和極值I=E/2rP輸出輸出=-I2r+EIPmax=rEr40)(42E/2rrE42rE42圖像圖像三、電源的三、電源的輸出功率輸出功率的討論的討

16、論2.P2.P輸出輸出R R外外關系（關系（純電阻外電路純電阻外電路）P P輸出輸出=I=I2 2R RP P輸出輸出=RrRE2I I為為R R的隱函數(shù)的隱函數(shù)極值條件及極值極值條件及極值RRrrRE4)(22P P輸出輸出=R=rR=rP Pmaxmax=rE42圖像圖像R=0R=0，P P輸出輸出=0=0R=R=，P P輸出輸出=0=0 8 6 4 2 -2 -4 -6 -8 5 10 15 20 250P輸出輸出R外外R=rR=rE=4V、r=0.5RRP25 . 04輸出IU0 0EI=E/r|K|=r例例2、如圖所示，已知電源內阻、如圖所示，已知電源內阻2、電動勢、電動勢3V，滑動

17、變阻器總阻值滑動變阻器總阻值10，定值電阻阻值，定值電阻阻值4求：求： （1）變阻器的最大功率）變阻器的最大功率 （2）電源的最大輸出功率和最大效率）電源的最大輸出功率和最大效率 （3）定值電阻的最大功率）定值電阻的最大功率 （4）電路總功率的最大值）電路總功率的最大值例：電源的電動勢和內阻都保持一定，例：電源的電動勢和內阻都保持一定，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，在外電路的電阻逐漸減小的過程中，下面說法中正確的是下面說法中正確的是 ( )A電源的路端電壓一定逐漸變小電源的路端電壓一定逐漸變小 B電源的輸出功率一定逐漸變小電源的輸出功率一定逐漸變小C電源內部消耗的功率一定逐漸變大電源內部消耗

18、的功率一定逐漸變大D電源的供電效率一定逐漸變小電源的供電效率一定逐漸變小例：如圖所示的電路中例：如圖所示的電路中,電源的電動勢為電源的電動勢為2V,內阻為內阻為0.5, R0為為2,變阻器的阻值變化變阻器的阻值變化范圍為范圍為010, 求求: (1)變阻器阻值多大時變阻器阻值多大時,R0消耗的功率最大？消耗的功率最大？ (2)變阻器阻值多大時變阻器阻值多大時,變阻器消耗的功率最變阻器消耗的功率最大大.其最大功率為多少其最大功率為多少?R0E rR(1)R=0時時,R0功率最大功率最大(2)R=2.5時時,變阻器消耗變阻器消耗的功率最大的功率最大.Pm=0.4W外電阻內化、內電阻外化外電阻內化、內電阻外化六、含容電路的分析六、含容電路的分析