第4節(jié)1課時電源的電動勢和內(nèi)阻閉合電路的歐姆定律

1、歐姆歐姆德國：德國： （1787年年5月月1854年年7月）月） P55: 一天晚上,小聰和幾個同學(xué)在使用手電筒時發(fā)現(xiàn),按一下開關(guān),手電筒不亮!打開看看,小電燈泡沒壞,也沒有出現(xiàn)電路斷路的情況;再用電壓表直接接在干電池正負(fù)極間,測得的電壓是1.3V.有電壓為什么手電筒卻不亮呢? P55:活動:在電路斷開時,用電壓表分別測量1號、號、 5號干電池兩極間的電壓和鉛蓄電池兩極間的電壓,從測量數(shù)據(jù)中,你能看到什么特點?想一想,電池兩極間的電壓是怎樣形成的?(1)(1)電源有正負(fù)兩個極電源有正負(fù)兩個極, ,正極的電勢高正極的電勢高, ,負(fù)極的電勢負(fù)極的電勢低低, ,兩極間存在著穩(wěn)定的電勢差兩極間存在著穩(wěn)

2、定的電勢差.一一. .電源電源1.電源的作用電源的作用: 怎樣獲得怎樣獲得持續(xù)的電流持續(xù)的電流呢呢? 用電源替用電源替代正負(fù)極板代正負(fù)極板(2) 不同種類的電源兩極間電壓不相等不同種類的電源兩極間電壓不相等2.電源的工作原理電源的工作原理A AB BE EE E (1)金屬導(dǎo)體兩端存在電勢差金屬導(dǎo)體兩端存在電勢差,自由電子從自由電子從B端運動到端運動到A端端,從這從這個電路來看個電路來看自由電子從電源的負(fù)極向正極定向移動自由電子從電源的負(fù)極向正極定向移動.(2)(2)電源的正極聚集電子電源的正極聚集電子, ,負(fù)極負(fù)極聚集聚集相應(yīng)數(shù)相應(yīng)數(shù)量的正電荷量的正電荷, ,在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了附加電場在導(dǎo)體內(nèi)

3、部產(chǎn)生了附加電場, ,當(dāng)當(dāng)E E合合=0=0時時, ,自由電荷的定向移動會停止自由電荷的定向移動會停止(3)(3)電源的作用電源的作用把在正極聚集的自由電子通過把在正極聚集的自由電子通過電源的內(nèi)部移送到電源的負(fù)極電源的內(nèi)部移送到電源的負(fù)極, ,使金屬導(dǎo)體內(nèi)使金屬導(dǎo)體內(nèi)部不可能產(chǎn)生附加電場部不可能產(chǎn)生附加電場, ,這樣電路中就保持有這樣電路中就保持有持續(xù)的電壓持續(xù)的電壓, , 在電源的內(nèi)部自由電子被電源在電源的內(nèi)部自由電子被電源從正極搬移到負(fù)極從正極搬移到負(fù)極, ,在外部又從負(fù)極流向正極在外部又從負(fù)極流向正極電路中電流的方向電路中電流的方向: 在電源的內(nèi)部電流從負(fù)極流向正極在電源的內(nèi)部電流從負(fù)極

4、流向正極,在電源的外在電源的外部電流從正極流向負(fù)極部電流從正極流向負(fù)極(4)電源的工作原理電源的工作原理 在電源的內(nèi)部自由電子是在電場力的作用下從正在電源的內(nèi)部自由電子是在電場力的作用下從正極移送到負(fù)極去的嗎極移送到負(fù)極去的嗎? 自由電子被電源從高電勢的正極搬移到低電勢的負(fù)極自由電子被電源從高電勢的正極搬移到低電勢的負(fù)極,只能是只能是除電場力以外的其它力除電場力以外的其它力(統(tǒng)稱為統(tǒng)稱為非靜電力非靜電力)把電子從正極搬到了把電子從正極搬到了負(fù)極負(fù)極,在此過程中非靜電力做正功在此過程中非靜電力做正功,電場力做了負(fù)功電場力做了負(fù)功,消耗了其它消耗了其它形式的能形式的能,使電能增加使電能增加.電源的

5、工作實質(zhì)就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能電源的工作實質(zhì)就是將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能 如如:干電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能干電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能.水力發(fā)電將機(jī)械能轉(zhuǎn)化水力發(fā)電將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能為電能.核電站將核能轉(zhuǎn)化為電能核電站將核能轉(zhuǎn)化為電能整個電路中能量的轉(zhuǎn)化情況整個電路中能量的轉(zhuǎn)化情況: 電源內(nèi)部電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能電源內(nèi)部電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能,在外電路在外電路上電能又轉(zhuǎn)化為其它形式的能上電能又轉(zhuǎn)化為其它形式的能.3.3.電源的電動勢電源的電動勢 不同的電源不同的電源, ,電源兩極間的電壓是不一樣的電源兩極間的電壓是不一樣的, ,不接用電器時不接用電器時, ,干電池兩極間的電壓約為

6、干電池兩極間的電壓約為1.5V,1.5V,蓄電池的電壓約為蓄電池的電壓約為2V.2V. 這說明把等量的負(fù)電荷從電源內(nèi)部的正極搬移到負(fù)極這說明把等量的負(fù)電荷從電源內(nèi)部的正極搬移到負(fù)極(或或把正電荷從負(fù)極搬移到正極把正電荷從負(fù)極搬移到正極),非靜電力克服電場力所做的功不非靜電力克服電場力所做的功不同同.因而把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)也不同因而把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)也不同.為了表示電為了表示電源的這種特性我們引入了電源的電動勢源的這種特性我們引入了電源的電動勢,用符號用符號E表示表示. (1)電源的電動勢反映的是電源把其它形式的能電源的電動勢反映的是電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)大小

7、的物理量轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)大小的物理量.電源的電動勢越大電源的電動勢越大,把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)越強(qiáng)把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的本領(lǐng)越強(qiáng). (2)電源的電動勢是由電源本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定電源的電動勢是由電源本身的內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的的,與外電路無關(guān)與外電路無關(guān),與外電路上的用電器無關(guān)與外電路上的用電器無關(guān). 電源的電動勢在數(shù)值上等于把電源的電動勢在數(shù)值上等于把1C的電荷從正極搬的電荷從正極搬移到負(fù)極時移到負(fù)極時,非靜電力所做的功非靜電力所做的功(克服電場力所做的功克服電場力所做的功)或電路中流過或電路中流過1C的電量時電源所能提供的電能的電量時電源所能提供的電能 (5) (5)電動勢的方向電動

8、勢的方向: :如如:干電池上標(biāo)有干電池上標(biāo)有”1.5V”,表示干電池的電動勢為表示干電池的電動勢為1.5V. (4)電源電動勢的定義：電源電動勢的定義：在電源內(nèi)部非靜電力把單在電源內(nèi)部非靜電力把單位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功位正電荷從電源的負(fù)極移到正極所做的功 (3) (3)電動勢的大小電動勢的大小: :電源沒有接入電路時電源沒有接入電路時, ,正負(fù)兩正負(fù)兩極間的電壓極間的電壓, ,電動勢的單位電動勢的單位:V :V 規(guī)定其方向為電源的負(fù)極指向正極規(guī)定其方向為電源的負(fù)極指向正極. .但它是標(biāo)量但它是標(biāo)量 或：在源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極或：在源內(nèi)部非靜電力把正電荷從負(fù)極移送

9、到正極所做的功跟被移送的電荷量的比值叫做電源的電動勢。所做的功跟被移送的電荷量的比值叫做電源的電動勢。qW：E 定義式P56活動:探究小燈泡變暗的原因 逐次閉合開關(guān)逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸變暗燈泡逐漸變暗. 逐次閉合開關(guān)逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸燈泡逐漸變暗變暗,電壓表示數(shù)逐漸變小電壓表示數(shù)逐漸變小. 逐次閉合開關(guān)逐次閉合開關(guān),燈泡逐漸變燈泡逐漸變暗暗,電壓表示數(shù)逐漸變小電壓表示數(shù)逐漸變小,說明說明電源內(nèi)部也存在著電阻電源內(nèi)部也存在著電阻.二.電源的內(nèi)阻P56討論交流RERUI 三.閉合電路的歐姆定律:1 1、閉合電路的組成：、閉合電路的組成：電源電源,電鍵電鍵,用電器用電器,導(dǎo)線導(dǎo)線(3)(3)外

10、電路外電路: :電源以外的電路電源以外的電路( (包括用電器包括用電器, ,導(dǎo)線導(dǎo)線, ,電鍵等電鍵等) )(1)(1)內(nèi)電路內(nèi)電路: :電源內(nèi)部的電路電源內(nèi)部的電路( (如如發(fā)電機(jī)線圈、電池內(nèi)溶液等發(fā)電機(jī)線圈、電池內(nèi)溶液等) )(4)(4)外電路外電路有外電阻有外電阻R R(2)內(nèi)電路有內(nèi)電阻內(nèi)電路有內(nèi)電阻r閉合電路閉合電路部分電路部分電路內(nèi)電路內(nèi)電路外電路外電路rERK2.閉合電路的電流閉合電路的電流.電阻電阻.電壓的關(guān)系電壓的關(guān)系:(1)(1)閉合回路的電流方向閉合回路的電流方向在在內(nèi)電路內(nèi)電路中中, ,即在電源內(nèi)部即在電源內(nèi)部, ,通過通過非靜電力做功使正電荷由負(fù)極移到正非靜電力做功使

11、正電荷由負(fù)極移到正極極, ,所以所以電流方向為負(fù)極流向正極電流方向為負(fù)極流向正極。在在外電路外電路中中, ,電流方向由正極流電流方向由正極流向負(fù)極向負(fù)極, ,沿電流方向電勢降低。沿電流方向電勢降低。(2)內(nèi)內(nèi)電路與電路與外電路外電路中的電流強(qiáng)度是中的電流強(qiáng)度是相同相同的。的。(3)閉合電路的總電阻等于內(nèi)閉合電路的總電阻等于內(nèi).外電阻之和外電阻之和.R總=R+r(4)(4)閉合電路中的電勢變化情況閉合電路中的電勢變化情況A.A.在在外電路外電路中中, ,沿電流方向電勢降低沿電流方向電勢降低。B.B.在在內(nèi)電路內(nèi)電路中中, ,一方面一方面, ,存在內(nèi)阻存在內(nèi)阻, ,沿電沿電流方向電勢也降低流方向電

12、勢也降低; ;另一方面另一方面, ,沿電流方沿電流方向存在電勢向存在電勢“躍升躍升”。bdacababcd因電流在閉合電路中流動因電流在閉合電路中流動一周時一周時,其總的電勢降落為其總的電勢降落為U總總=U內(nèi)內(nèi)+U外外,為了維持電路為了維持電路中有持續(xù)的電流中有持續(xù)的電流,在電源內(nèi)在電源內(nèi)部部.由負(fù)極到正極由負(fù)極到正極,電勢必須電勢必須要升高要升高,升高的數(shù)值就應(yīng)為升高的數(shù)值就應(yīng)為電源的電動勢電源的電動勢.所以所以:C.閉合電路總的電勢降落等于外電路的電勢降落和閉合電路總的電勢降落等于外電路的電勢降落和內(nèi)電路的電勢降落之和內(nèi)電路的電勢降落之和(也稱為內(nèi)外電壓之和也稱為內(nèi)外電壓之和).3.電源電

13、動勢與內(nèi)外電勢降電源電動勢與內(nèi)外電勢降(電壓電壓)的關(guān)系的關(guān)系:U內(nèi)內(nèi)內(nèi)電路內(nèi)電路U內(nèi)內(nèi)U外外S外電路外電路EU總總=U內(nèi)內(nèi)+U外外(1)電源的電動勢電源的電動勢E在數(shù)值上在數(shù)值上等于內(nèi)外電壓之和等于內(nèi)外電壓之和.E=U總總=U內(nèi)內(nèi)+U外外U內(nèi)內(nèi)內(nèi)電路內(nèi)電路U內(nèi)內(nèi)U外外S外電路外電路E(2)在電源內(nèi)部在電源內(nèi)部,從負(fù)極到從負(fù)極到正極正極,電勢升高電勢升高E,同時降同時降低低U內(nèi)內(nèi),這是兩個不同的物這是兩個不同的物理過程理過程.從電源負(fù)極到正極從電源負(fù)極到正極,電勢升高電勢升高E,這是電源的本質(zhì)這是電源的本質(zhì),是是其他力克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能其他力克服電場力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化

14、為電能的結(jié)果的結(jié)果.電源內(nèi)部有內(nèi)電阻電源內(nèi)部有內(nèi)電阻,電流流過內(nèi)電阻就會使電流流過內(nèi)電阻就會使電勢降低電勢降低,并使電阻發(fā)熱并使電阻發(fā)熱,這是電流做功這是電流做功,把電能轉(zhuǎn)化把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的結(jié)果為其他形式的能的結(jié)果.閉合電路中電勢升閉合電路中電勢升降可用降可用“兒童滑梯兒童滑梯”做類比：做類比：兒童滑梯兩端的高兒童滑梯兩端的高度差相當(dāng)于內(nèi)外電度差相當(dāng)于內(nèi)外電阻兩端的電勢差。阻兩端的電勢差。電源就象升降機(jī)，電源就象升降機(jī)，升降機(jī)舉起的高度升降機(jī)舉起的高度相當(dāng)于電源的電動相當(dāng)于電源的電動勢勢。4.閉合電路的歐姆定律:如圖所示如圖所示: E=U內(nèi)+U外根據(jù)歐姆定律可得根據(jù)歐姆定律可得:(1)公式公式:rREI 即Ir IRE(2)(2)表述表述: :在外電路為純電阻的閉合電路中在外電路為純電阻的閉合電路中, ,電流的大電流的大小跟電源的電動勢成正比小跟電源的電動勢成正比, ,跟內(nèi)、外電路的電阻之和跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比成反比. .rU或IRUI內(nèi)外 是外電路上總的電勢降落是外電路上總的電勢降落, ,習(xí)慣上叫習(xí)慣上叫路端電壓路端電壓. .IRU外 是內(nèi)電路上的電勢降落是內(nèi)電路上的電勢降落, ,習(xí)慣上叫習(xí)慣上叫內(nèi)電壓內(nèi)電壓. .IrU內(nèi)（4 4）研究對象是整個電路。）研究對象是整個電路。(3) 只適用于純電阻電路只適用于純電阻電路;而而E=U內(nèi)內(nèi)+U外外, U外外=E-U內(nèi)