2.4.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻-閉合電路歐姆定律

1、2.4.電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻-閉合電路歐姆定律一、電源及電動(dòng)勢(shì)1、電源電源是一種把其它形式能轉(zhuǎn)化為電能的裝置電源在電路中的作用：將其它形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；保持?dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓。 2、電源電動(dòng)勢(shì)1物理意義：表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)大小的物理量，用E表示2與電勢(shì)差U大小的關(guān)系：數(shù)字上等于未接入電路時(shí)兩級(jí)間的電勢(shì)差。E=U3單位：與電勢(shì)差的單位相同，為伏特4注意：電源電動(dòng)勢(shì)是電源的屬性，一般可認(rèn)為固定不變，大小取決于非靜電力的性質(zhì)，與是否接入電路無(wú)關(guān)。5、電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，規(guī)定電源內(nèi)部電流的方向?yàn)殡妱?dòng)勢(shì)的方向，即電源負(fù)極指向正極方向6、電動(dòng)勢(shì)E與電壓U的聯(lián)系和區(qū)別：詳見優(yōu)化設(shè)計(jì)3電源的內(nèi)

2、電阻課本P56頁(yè)活動(dòng)電流通過(guò)電源內(nèi)部，電源內(nèi)部也是一段電路，也有電阻，它被稱之為電源的內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻，用符號(hào)r表示注意，一般情況，電源內(nèi)阻固定不變，當(dāng)電源使用太久，則內(nèi)阻增大二、內(nèi)電路、外電路、內(nèi)電阻、外電阻 外電路：電源外部的電路，包括用電器、導(dǎo)線等. 外電阻：外電路的總電阻. 對(duì)應(yīng)的電壓叫外電壓，或者叫路端電壓內(nèi)電阻：內(nèi)電路的電阻，對(duì)應(yīng)的電壓叫內(nèi)電壓通常稱為電源的內(nèi)阻. 內(nèi)電路：電源內(nèi)部的電路. 三、閉合電路歐姆定律 1、內(nèi)容： 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。 2、公式： 3、適用條件： 外電路是純電阻電路. 4、理解和應(yīng)用公式： 或E=IR+Ir

3、適用于純電阻電路，而E=U內(nèi)+U外，E=U+Ir 適用于一切電路1、在如圖所示電動(dòng)勢(shì)為V的電源跟一個(gè)阻值R=9的電阻接成閉合電路,測(cè)得電源兩端電壓為1.8V,求電源的內(nèi)電阻.r =1E、rRV三、課堂練習(xí)2、如圖，1=28,2=18,當(dāng)開關(guān)處于位置1時(shí),電流表讀數(shù)I1=0.4A;當(dāng)開關(guān)處于位置2時(shí),電流表讀數(shù)I2=0.6A.求電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r.E = 3V r = 1sE、rR1AR212三、課堂練習(xí) 例題： 如圖所示電路，電源電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.12 ，外電路的電阻為1.38 ，求電路中的電流和路端電壓。解：由題意知，電動(dòng)勢(shì)E=1.5 V，外電阻R=1.38 ，內(nèi)阻r=0.1

4、2 .由閉合電路歐姆定律得： 路端電壓為U = IR=11.38 V =1.38 V 討論：路端電壓U隨外電阻R變化的討論U外=I R外=ER外+r R外=E1+rR外當(dāng)R外增大時(shí)， U外也隨之增大當(dāng)外電路斷開時(shí), R外=, U外=E當(dāng)外電路短路時(shí), R外=0, U外=0,I短= 很大，一般情況下不允許外電路短路。Er討論：在電阻末接入電路的情況下，用電壓表直接測(cè)量電池兩極所得到的數(shù)值，近似等于電源電動(dòng)勢(shì)的大小路端電壓隨電流變化的U-I圖像圖線與縱坐標(biāo)交點(diǎn)表示電路斷開情況，交點(diǎn)的縱坐標(biāo)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)為短路電流I短=E/r.圖線斜率值(tan)表示

5、電源的內(nèi)電阻r=U/I.【注意】若縱軸的原點(diǎn)不在兩軸交點(diǎn)時(shí)，此結(jié)論不成立U = E I r 知:U是I 的一次函數(shù)0.55、如圖是某電源的路端電壓U隨干路電流I的變化圖象,由圖象可知,該電源的電動(dòng)勢(shì)為 V,內(nèi)阻為 U/VI/AO1232463三、課堂練習(xí)6、有兩節(jié)電池,它們的電動(dòng)勢(shì)分別為E1和E2,內(nèi)電阻分別為r1和r2.將它們分別連成閉合電路,其外電路的電流I和路端電壓U的關(guān)系如圖所示,可以判定( )ABUIO12A.圖象交點(diǎn)所示狀態(tài), 兩電路的外電阻相等B.E1E2,r1r2C.圖象交點(diǎn)所示狀態(tài), 兩電路的電阻相等D.E1E2,r1r2三、課堂練習(xí)例、在所示的電路中，R1=14.0，R2=

6、9.0，當(dāng)開關(guān)S扳到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1=0.20A；當(dāng)開關(guān)S扳到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2=0.30A，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。忽略電表內(nèi)阻如果沒有電流表，只有電壓表，如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)量電源的內(nèi)阻和電動(dòng)勢(shì)R1R2A12ErSR1R212ErSV一種測(cè)量電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻的方法例題：如圖所示，圖線a是某一蓄電池組的伏安特性曲線，圖線b是一只某種型號(hào)的定值電阻的伏安特性曲線若已知該蓄電池組的內(nèi)阻為2.0，則這只定值電阻的阻值為_?，F(xiàn)有4只這種規(guī)格的定值電阻，可任意選取其中的若干只進(jìn)行組合，作為該蓄電池組的外電路，則所組成的這些外電路中，輸出功率最大時(shí)是_W。 U/V I/Ao201510

7、5ab解：由圖象可知蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為20V。 由斜率關(guān)系知外電阻阻值為6。 用3只這種電阻并聯(lián)作為外電阻，外電阻等于2，因此輸出功率最大為50W。 重、難點(diǎn)閉合電路中動(dòng)態(tài)分析(1)保持不變的量只有電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻，電流、電壓、電功率等都隨外電阻的改變而改變 (2)I、U、P公式： 電流I=E/(R外+r). 內(nèi)電壓U內(nèi)Ir=Er/(R外+r). 外電壓U外I R外E-Ir. 總功率P總IE.3、如圖所示，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)點(diǎn)P向右移動(dòng)時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)將如何變化？E、rR1AVR2R3P三、課堂練習(xí)例題：如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)電阻為r當(dāng)滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端時(shí)，發(fā)現(xiàn)電

8、壓表V1、V2示數(shù)變化的絕對(duì)值分別為U1和U2，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A、小燈泡L1、L3變暗，L2變亮B、小燈泡L3變暗，L1、L2變亮C、U1U2 V2V1L1L2L3PV2V1L1L2L3P解：滑動(dòng)變阻器的觸片P從右端滑到左端，總電阻減小，總電流增大，路端電壓減小。 與電阻串聯(lián)的燈泡L1、L2電流增大，變亮，與電阻并聯(lián)的燈泡L3電壓降低，變暗。 U1減小，U2增大，而路端電壓U= U1+ U2減小，所以U1的變化量大于 U2的變化量， B、D 7.A燈與B燈電阻相同，當(dāng)變阻器滑片向下移動(dòng)時(shí)，對(duì)兩燈明暗程度的變化判斷正確的是( )A、A、B燈都變亮B、A、B燈都變暗C、A燈變亮，B燈變暗

9、D、A燈變暗，B燈變亮BE、rsRBA三、課堂練習(xí)閉合電路的U-I圖象 Uo IEU0 M（I0,U0）b aNI0 Im1）右圖中a為閉合電路的U-I圖象b為部分電路(外電阻)的U-I圖象 2）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. 3）a的斜率的絕對(duì)值表示電源內(nèi)阻的大小、b的斜率的絕對(duì)值表示接入電路中外電阻的的大小 4）圖中虛線矩形的面積表示接入該電阻時(shí)的輸出功率。 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。 電源的三個(gè)功率以及關(guān)系 電源的輸出功率隨外電阻變化的討論電源的總功率P總=IE內(nèi)耗功率：P內(nèi)=I2r輸出功率：P出=P- P內(nèi)=IE- I2r=I U外= I2 R外當(dāng)外電阻為純電阻電路時(shí)當(dāng)R外=r時(shí),P出最大，且最大值為P出m=E24r(R外+r)2=E2+4r(R外-r)