教科版高中物理選修3-1第2章第4節(jié)電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻-閉合電路歐姆定律ppt課件

1、KR閉合電鍵閉合電鍵K，燈泡亮嗎？為什么？，燈泡亮嗎？為什么？問(wèn)題：?jiǎn)栴}：正極正極負(fù)極負(fù)極電源電源+1 1、在導(dǎo)線中，電場(chǎng)方向、在導(dǎo)線中，電場(chǎng)方向是怎樣的？是怎樣的？2 2、正電荷在導(dǎo)線中如何、正電荷在導(dǎo)線中如何挪動(dòng)？電流方向是怎樣的？挪動(dòng)？電流方向是怎樣的？3 3、在電源內(nèi)部電場(chǎng)是怎樣的？電源內(nèi)部電荷怎樣挪、在電源內(nèi)部電場(chǎng)是怎樣的？電源內(nèi)部電荷怎樣挪動(dòng)動(dòng)? ?電源內(nèi)部的電流方向如何？電源內(nèi)部的電流方向如何？4 4、電源把正電荷從電源的負(fù)極搬到正極，電場(chǎng)力做、電源把正電荷從電源的負(fù)極搬到正極，電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功？正功還是負(fù)功？5 5、什么力來(lái)抑制電場(chǎng)力做功？從能量的角度看，電、什么力來(lái)抑制電

2、場(chǎng)力做功？從能量的角度看，電源的作用是什么？源的作用是什么？問(wèn)題探求：?jiǎn)栴}探求：一、電源電動(dòng)勢(shì)一、電源電動(dòng)勢(shì) 電源是一種把其它方式能轉(zhuǎn)化為電能電源是一種把其它方式能轉(zhuǎn)化為電能的安裝的安裝 電源在電路中的作用：將其它方式的電源在電路中的作用：將其它方式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽粓?jiān)持導(dǎo)體兩端有繼續(xù)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；?jiān)持導(dǎo)體兩端有繼續(xù)的電壓。的電壓。 一、電路和電阻的認(rèn)識(shí)一、電路和電阻的認(rèn)識(shí) 外電路：電源外部的電路，包括外電路：電源外部的電路，包括用電器、導(dǎo)線等。用電器、導(dǎo)線等。 外電阻：外電路的總電阻外電阻：外電路的總電阻內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻通常稱(chēng)為電源的內(nèi)阻通常稱(chēng)為電源的內(nèi)阻. . 內(nèi)電路

3、：電源內(nèi)部的電路內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路. . 1.1.電源將其他方式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的特電源將其他方式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的特性可以用電動(dòng)勢(shì)符號(hào)：性可以用電動(dòng)勢(shì)符號(hào)：E E來(lái)表示，它來(lái)表示，它等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓。等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓。二、電源電動(dòng)勢(shì)二、電源電動(dòng)勢(shì)2.2.物理意義：反映電源把其他方式的能物理意義：反映電源把其他方式的能轉(zhuǎn)化為電能身手的大小。轉(zhuǎn)化為電能身手的大小。伏特伏特V V 1V=1J/C 1V=1J/C4 4、單位：、單位：6 6、電動(dòng)勢(shì)標(biāo)量、電動(dòng)勢(shì)標(biāo)量5 5、特點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)由電源本身決議，跟電、特點(diǎn)：電動(dòng)勢(shì)由電源本身決議，跟電源的體積、外形無(wú)關(guān)，與能否聯(lián)

4、入電路源的體積、外形無(wú)關(guān)，與能否聯(lián)入電路及外電路的情況無(wú)關(guān)。及外電路的情況無(wú)關(guān)。3 3、大?。簲?shù)值上等于非靜電力把、大?。簲?shù)值上等于非靜電力把1C1C的的正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所正電荷在電源內(nèi)部從負(fù)極移送到正極所做的功。做的功。問(wèn)題問(wèn)題1：電動(dòng)勢(shì)是：電動(dòng)勢(shì)是1.5V的物理意義是什么？的物理意義是什么？生活中的電池生活中的電池太陽(yáng)電池太陽(yáng)電池干電池干電池鉛蓄電池鉛蓄電池鋰電池鋰電池鋅汞電池鋅汞電池1、定義：電源內(nèi)部也是一段電路，也有電阻，稱(chēng)為電源的內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)阻。用符號(hào) r表示。2、闡明：電源內(nèi)部也有電壓，叫內(nèi)電壓。二、電源的內(nèi)阻二、電源的內(nèi)阻三、閉合電路歐姆定律三、閉合電路歐姆定律

5、 1 1、內(nèi)容：、內(nèi)容： 閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正閉合電路中的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。 2 2、公式：、公式： rREI3 3、適用條件：、適用條件： 外電路是純電阻的電路外電路是純電阻的電路例例1 1、 如下圖電路，電源電動(dòng)勢(shì)為如下圖電路，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V1.5V，內(nèi)阻為，內(nèi)阻為0.12 0.12 ，外電路的電阻為，外電路的電阻為1.38 1.38 ，求電路中的電流，求電路中的電流和路端電壓。和路端電壓。解：由題意知，電動(dòng)勢(shì)解：由題意知，電動(dòng)勢(shì)E=1.5 VE=1.5 V，外電阻外電阻R=1.38 R=1.38

6、，內(nèi)阻，內(nèi)阻r=0.12 .r=0.12 .由閉合電路歐姆定律得：由閉合電路歐姆定律得： AArREI112.038.15.1路端電壓為路端電壓為U = IR=1U = IR=11.38 V1.38 V =1.38 V =1.38 V 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=I R外外= =ER外外+r R外外=E1+rR外外當(dāng)當(dāng)R R外增大時(shí)，外增大時(shí)， U U外也隨之增外也隨之增大大當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí), R, R外外=, U=, U外外=E=E當(dāng)外電路短路時(shí)當(dāng)外電路短路時(shí), R, R外外=0, U=0, U外外=0,I=0,I短短= =

7、 很大，普通情況下不允許外電路短路。很大，普通情況下不允許外電路短路。Er討論：在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接討論：在電源末接入電路的情況下，用電壓表直接丈量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于電源電動(dòng)勢(shì)丈量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于電源電動(dòng)勢(shì)的大小的大小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(biāo)交點(diǎn)表示電路斷開(kāi)情況，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)圖線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)表示電路斷開(kāi)情況，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)為電源電動(dòng)勢(shì)為電源電動(dòng)勢(shì)E。圖線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)表示外電路短路情況，交點(diǎn)橫坐標(biāo)圖線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)表示外電路短路情況，交點(diǎn)橫坐標(biāo)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(tg)表

8、示電源的內(nèi)電阻表示電源的內(nèi)電阻r=U/I?！玖粢狻考僭O(shè)縱軸的原點(diǎn)不在兩軸交點(diǎn)時(shí)，此結(jié)論不成【留意】假設(shè)縱軸的原點(diǎn)不在兩軸交點(diǎn)時(shí)，此結(jié)論不成立！立！U=E-Ir U=E-Ir 知知: :U U是是I I的一次函數(shù)的一次函數(shù)內(nèi)出總內(nèi)內(nèi)出總?cè)齻€(gè)功率關(guān)系：內(nèi)電阻功率：外電路功率：電源總功率：PPP)(IUIP)()(EUIP)(EIP)(222drcrRRba 電源的輸出功率隨外電阻變化的討論電源的輸出功率隨外電阻變化的討論電源的總功率電源的總功率P P總總=IE=IE內(nèi)耗功率：內(nèi)耗功率：P P內(nèi)內(nèi)=I2r=I2r輸出功率：輸出功率：P P出出=P- P=P- P內(nèi)內(nèi)=IE- I2r=I U=IE-

9、I2r=I U外外= I2 R= I2 R外外當(dāng)外電阻為純電阻電路時(shí)當(dāng)外電阻為純電阻電路時(shí)當(dāng)當(dāng)R R外外=r=r時(shí)時(shí),P,P出最大，且最大值出最大，且最大值為為P出出m=E24r(R外外+r)2=E2+4r(R外外-r)2R外外P出出=I2R外外=E2R外外由圖可知由圖可知: :同一功率對(duì)同一功率對(duì)應(yīng)著兩個(gè)電阻值應(yīng)著兩個(gè)電阻值, ,兩個(gè)兩個(gè)電阻值之間有何關(guān)系呢電阻值之間有何關(guān)系呢? ? 例例2 2：知如圖，：知如圖，E=6VE=6V，r=4r=4，R1=2R1=2，R2R2的變的變化范圍是化范圍是0 01010。求：。求： 電源的最大輸出功率；電源的最大輸出功率； R1R1上耗費(fèi)的最大功率；上

10、耗費(fèi)的最大功率； R2R2上耗費(fèi)的最大功率。上耗費(fèi)的最大功率。 E rR2R1 2.25W 2.25W； 2W 2W； 1.5W 1.5W。R1R2A12ErSR1R212ErSV V例例4 4：如下圖，圖線：如下圖，圖線a a是某一蓄電池組的伏安特是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線性曲線，圖線b b是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線假設(shè)知該蓄電池組的內(nèi)阻為性曲線假設(shè)知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.02.0，那么這只，那么這只定值電阻的阻值為定值電阻的阻值為_(kāi)?，F(xiàn)有?，F(xiàn)有4 4只這種規(guī)格的定只這種規(guī)格的定值電阻，可恣意選取其中的假設(shè)干只進(jìn)展組合，作為值電阻，可恣意選

11、取其中的假設(shè)干只進(jìn)展組合，作為該蓄電池組的外電路，那么所組成的這些外電路中，該蓄電池組的外電路，那么所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是輸出功率最大時(shí)是_W_W。 U/V I/Ao2015105ab解：由圖象可知蓄電池的解：由圖象可知蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為20V20V。 由斜率關(guān)系知外電阻阻值由斜率關(guān)系知外電阻阻值為為66。 用用3 3只這種電阻并聯(lián)作為外只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于電阻，外電阻等于22，因，因此輸出功率最大為此輸出功率最大為50W50W。 閉合電路中變量分析閉合電路中變量分析(1)(1)堅(jiān)持不變的量只需電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電堅(jiān)持不變的量只需電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，電流、

12、外電壓、電功率等都隨外電阻的阻，電流、外電壓、電功率等都隨外電阻的改動(dòng)而改動(dòng)。改動(dòng)而改動(dòng)。(2)I(2)I、U U、P P公式：公式： 電流：電流：I=E/(RI=E/(R外外+r)+r) 內(nèi)電壓：內(nèi)電壓：U U內(nèi)內(nèi)Ir=Er/(RIr=Er/(R外外+r)+r) 外電壓：外電壓：U U外外IRIR外外E-IrE-Ir 總功率：總功率：P P總總IEIE例例5 5：如下圖，電源電動(dòng)勢(shì)為：如下圖，電源電動(dòng)勢(shì)為E E，內(nèi)電阻為，內(nèi)電阻為r r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P P從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電壓表電壓表V1V1、V2V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為示數(shù)變化的絕對(duì)值分別

13、為U1U1和和U2U2，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 A A、小燈泡、小燈泡L1L1、L3L3變暗，變暗，L2L2變亮變亮B B、小燈泡、小燈泡L3L3變暗，變暗，L1L1、L2L2變亮變亮C C、U1U2 DU1U2 U1U2 V2V1L1L2L3PV2V1L1L2L3P解：滑動(dòng)變阻器的觸片解：滑動(dòng)變阻器的觸片P P從右從右端滑到左端，總電阻減小，總端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。電流增大，路端電壓減小。 與電阻串聯(lián)的燈泡與電阻串聯(lián)的燈泡L1L1、L2L2電流增大，變亮，與電阻并電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡聯(lián)的燈泡L3L3電壓降低，變暗。電壓降低，變暗。

14、 U1U1減小，減小，U2U2增大，而路端電壓增大，而路端電壓U= U1+ U2U= U1+ U2減小，減小，所以所以U1U1的變化量大于的變化量大于 U2 U2的變化量。的變化量。 B、D 閉合電路的閉合電路的U-IU-I圖象圖象 Uo IEU0 MI0,U0b aNI0 Im1 1右圖中右圖中a a為閉合電路的為閉合電路的U-IU-I圖象圖象b b為部分電路為部分電路( (外電阻外電阻) )的的U-IU-I圖象。圖象。2 2兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻兩者的交點(diǎn)坐標(biāo)表示該電阻接入電路時(shí)的路端電壓與電流。接入電路時(shí)的路端電壓與電流。 3 3a a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻的大小、阻的大小、b b的斜率的絕對(duì)值表的斜率的絕對(duì)值表示接入電路中外電阻的的大小。示接入電路中外電阻的的大小。 4 4圖中虛線矩形的面積表示接入該電阻時(shí)的輸出圖中虛線矩形的面積表示接入該電阻時(shí)的輸出功率。功率。 當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)即內(nèi)、外電阻相等圖中矩當(dāng)兩個(gè)斜率相等時(shí)即內(nèi)、外電阻相等圖中矩形面積最大，即輸出功率最大！形面積最大，即輸出功率最大！ 小小 結(jié)結(jié)、電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其他方式的能量轉(zhuǎn)化為、電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其他方式的能量轉(zhuǎn)化為電能身手大小的物理量。電能身手大小的物理量。2 2、內(nèi)阻：電源內(nèi)部電路的電阻、內(nèi)阻：電源內(nèi)部電路的電阻3 3、