人民教育出版版選修21閉合電路的歐姆定律最新教案

1、 閉合電路歐姆定律 （第1課時） 一、教學(xué)目標(biāo)1.在物理知識方面的要求（1）熟練掌握閉合電路歐姆定律的兩種表達(dá)式E=UIr和（2）掌握電源的總功率P總=IE，電源的輸出功率P輸=IU，電源內(nèi)阻上損耗的功率P損=I2r及它們之間的關(guān)系P總P輸+P損。2.在物理方法上的要求進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生用能量和能量轉(zhuǎn)化的觀點分析物理問題的能力，并使學(xué)生掌握閉合電路歐姆定律的推導(dǎo)過程。二、重點、難點分析1.重點是閉合電路歐姆定律。2.難點是應(yīng)用閉合電路歐姆定律討論電路中的路端電壓、電流隨外電阻變化的關(guān)系。三、教學(xué)過程推導(dǎo)閉合電路歐姆定律電動勢為E，內(nèi)阻為r的電源與一個負(fù)載（不一定是純電阻）接成一閉合電路，設(shè)負(fù)載兩端

2、電壓為U，電路中的電流為I，通電時間為t。電源的非靜電力做功為W非=qE=IEt即有這么多的其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。同時在電源內(nèi)部電流要克服內(nèi)電阻的阻礙作用做功W2=I2rt，即在電源內(nèi)部有這么多的電能要轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在電源內(nèi)部同時有兩種作用，一是“產(chǎn)生”電能，同時又要“消耗”一部分電能。在負(fù)載上（外電路）電流所做的功W1=IUt，即在負(fù)載上要“消耗”這么多電能。由能量轉(zhuǎn)化和守恒定律可知，電源“產(chǎn)生”的電能應(yīng)當(dāng)?shù)扔谠趦?nèi)阻上和負(fù)載上“消耗”的電能之和，即W非=W1W2IEt=IUt+I2rt（1） （1）式兩端消去t得：IE=IU+I2r（2）（2）式中的IE為電源的總功率，即P總=IE；IU為負(fù)

3、載上消耗的電功率，也就是電源供給負(fù)載的電功率，叫做電源的輸出功率，即P輸=IU； I2r為在電源內(nèi)阻上消耗的功率，即P損=I2r。 （2）式也可表示為P總=P輸P損 （2）式兩端再消去I，得E=UIr（3）（3）式中E為電源的電動勢；U為負(fù)載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，稱為路端電壓；Ir為在電源內(nèi)阻上的電勢降，也叫做內(nèi)電壓。當(dāng)負(fù)載為純電阻時，設(shè)其阻值為R，則有U=IR，則（3）式可寫成E=IRIr（3）、（4）兩式均叫做閉合電路歐姆定律，也叫做全電路歐姆定律。請同學(xué)分析（3）、（4）這兩式的適用條件有何不同？路端電壓負(fù)載兩端的電壓，也就是電源兩極之間的電壓，叫做路端電壓。當(dāng)負(fù)載是純電

4、阻時，路端電壓U=IR，其中R是負(fù)載電阻的阻值，I是通過負(fù)載的電流。EUIrU=E-Ir電源的電動勢和內(nèi)阻r是一定的，當(dāng)負(fù)載電阻R增大時，電流I將減小，則電源內(nèi)阻上的電勢降Ir將減小，所以路端電壓U增大，所以路端電壓U隨外電阻的增大而增大。有兩個極端情況：1、當(dāng)R，也就是當(dāng)電路斷開時，I0則U=E。當(dāng)開路（亦稱開路）時，路端電壓等于電源的電動勢。在用電壓表測電源的電壓時，是有電流通過電源和電壓表，外電路并非開路，這時測得的路端電壓并不等于電源的電動勢。只有當(dāng)電壓表的電阻非常大時，電流非常小，此時測出的路端電壓非常近似地等于電源的電動勢。2、當(dāng)R0時，IE/r，可以認(rèn)為U=0，路端電壓等于零。這

5、種情況叫電源短路，發(fā)生短路時，電流I叫做短路電流，例1.在如圖1所示的電路中，R1=14.0，R2=9.0，當(dāng)開關(guān)S扳到位置1時，理想電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當(dāng)開關(guān)S板到位置2時，理想電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動勢和內(nèi)電阻。（E3.0V， r1.0）目的：（1）熟悉閉合電路歐姆定律；（2）介紹一種測電動勢和內(nèi)阻的方法電源的外特性曲線在電源外特性曲線上某點縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)值的乘積為電源的輸出功率，在圖中的那塊矩形的面積表示電源的輸出功率，當(dāng)時，P最大（想一想，為什么？）電源的最大輸出功率 電源的輸出功率P等于路端電壓U跟電流強度I的乘積，由閉合電路歐姆定律來分析可知，I增大

6、時U減小，I減小時U增大，表明UI有極值存在電源的最大輸出功率一個外電路是純電阻的閉合電路總可以等效為如圖所示的電路電源的輸出功率為：由于所以可見，當(dāng)時，電源有最大的功率輸出， 結(jié)論：當(dāng)外電路的電阻等于電源的內(nèi)阻時，電源的輸出功率最大 從圖線來看電源的輸出功率（1）輸出功率隨外電阻R變化的圖線如圖所示電源的效率 由于電源內(nèi)阻的存在，電源的輸出功率僅占電源功率的一部分，另一部分為內(nèi)阻上的發(fā)熱功率 （1）電源效率的定義：輸出功率UI跟電源功率EI的比值叫做電源的效率因為，所以電源效率可表示為 （2）當(dāng)電源的輸出功率達(dá)最大時，在電工和電子技術(shù)中，根據(jù)具體情況有時要求電源的輸出功率盡可能大些，有時又要求在保證一定功率輸出的前提下盡可能提高電源的效率，這就要根據(jù)實際需要來選擇適當(dāng)?shù)淖柚?，以充分發(fā)揮電源的作用例2.見資料典例2閉合電路的動態(tài)分析（下節(jié)內(nèi)容）四、課