物理人教版（2023）必修第三冊(cè) 12.2閉合電路歐姆定律（共43張ppt）

第第頁(yè)物理人教版（2023）必修第三冊(cè)12.2閉合電路歐姆定律（共43張ppt）(共43張PPT)

第十二章電能能量守恒定律

第2節(jié)閉合電路的歐姆定律

進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電源

之前學(xué)過(guò)，電源是一種類似于抽水機(jī)的裝置。

抽水機(jī)：能把水從低處搬運(yùn)到高處，使水的重力勢(shì)能增加，搬運(yùn)過(guò)程中，其它形式的能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能。

電源：能把自由電子從電源正極搬運(yùn)到電源負(fù)極（也可理解為將正電荷從電源負(fù)極搬運(yùn)到電源正極），使電荷的電勢(shì)能增加。

在電源內(nèi)部，有從正極指向負(fù)極的電場(chǎng)，正電荷所受的靜電力阻礙其向正極移動(dòng)。為了使正電荷向正極移動(dòng)，電源就提供了一種與靜電力方向相反的力，使正電荷能夠向正極移動(dòng)，我們把電源提供的這種力叫作非靜電力。

進(jìn)一步認(rèn)識(shí)電源

從能量轉(zhuǎn)化的角度看，電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。

化學(xué)電池中的非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；

發(fā)電機(jī)中的非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能……

思考：電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，不同類型的電源，其轉(zhuǎn)化本領(lǐng)是不同的，該如何比較電源非靜電力做功本領(lǐng)呢？

提示：可以用“使單位質(zhì)量的水所增加的重力勢(shì)能”反映抽水機(jī)抽水的本領(lǐng)。

可以用“使單位正電荷所增加的電勢(shì)能”反映電源非靜電力做功的本領(lǐng)。

物理學(xué)中，將“電源非靜電力做功的本領(lǐng)”用電動(dòng)勢(shì)（E）表示。

一、電動(dòng)勢(shì)

1.物理量意義：反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)。

2.定義：非靜電力極所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比，叫電源的電動(dòng)勢(shì)。

3.表達(dá)式：

4.單位：伏特，符號(hào)“V”。

5.決定因素：電動(dòng)勢(shì)是電源的屬性，大小完全由電源的非靜電力特性決定，與電源的體積和外電路的組成及變化無(wú)關(guān)。

W：非靜電力做的功

q：被移送的電荷量

電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功.

【例1】（多選）關(guān)于電動(dòng)勢(shì)下列說(shuō)法中正確的是(AC)

A．在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加

B．對(duì)于給定電源，移動(dòng)正電荷，非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大

C．電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送單位電荷量做功越多

D．電動(dòng)勢(shì)越大，說(shuō)明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移送電荷量越多

二、閉合電路的組成

用電器和導(dǎo)線組成外電路

電源內(nèi)部是內(nèi)電路

通常在電源內(nèi)部也存在電阻，內(nèi)電路中的電阻叫內(nèi)電阻，簡(jiǎn)稱內(nèi)阻。

電源內(nèi)部的電路可以等效為一個(gè)沒(méi)有電阻的理想電源與電阻的串聯(lián)。

外電路與內(nèi)電路是串聯(lián)關(guān)系

外電路中：正電荷在靜電力的作用下由正極流向負(fù)極。這個(gè)過(guò)程中，靜電力做正功，電勢(shì)能減少，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式能量。（實(shí)質(zhì)是自由電子從負(fù)極移動(dòng)到正極，為了便于理解，按正電荷的移動(dòng)進(jìn)行討論）

內(nèi)電路中：正電荷在非靜電力的作用下由負(fù)極流向正極。這個(gè)過(guò)程中，克服靜電力做功，電勢(shì)能增加，其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。(非靜電力做正功)

三、閉合電路的歐姆定律

S

E，r

R

I

在時(shí)間t內(nèi)，電源內(nèi)部非靜電力做的功為

W非=Eq=EIt

在時(shí)間t內(nèi)，外電路消耗的能量為

W外=U外It

（若外電路為純電阻，也可表示為W外=IRt）

在時(shí)間t內(nèi)，內(nèi)電路消耗的能量為

W內(nèi)=Irt）

根據(jù)能量守恒有W非=W外+W內(nèi)

即EIt=U外It+Irt或EIt=IRt+Irt

化簡(jiǎn)得E=U外+Ir或E=IR+Ir（Ir為內(nèi)點(diǎn)路電壓，即U外=Ir）

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

3.適用條件：電流表達(dá)式適用于外電路是純電阻的電路.

電壓表達(dá)式適用于任何電路

三、閉合電路的歐姆定律

4.說(shuō)明：①U外=IR是外電路上總的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫路端電壓。

②U內(nèi)=Ir是內(nèi)電路上的電勢(shì)降落，習(xí)慣上叫內(nèi)電壓。

電路中電勢(shì)降落關(guān)系

三、閉合電路的歐姆定律

閉合電路歐姆定律的另一種表達(dá)方式

電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和

【例2】如圖所示，R1＝20.0Ω，R2＝10.0Ω，當(dāng)開(kāi)關(guān)S扳到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為I1＝0.20A；當(dāng)開(kāi)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。

解析：設(shè)電源的電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，當(dāng)開(kāi)關(guān)S分別扳到1、2兩個(gè)位置時(shí)，根據(jù)閉合電路歐姆定律列出方程

E＝I1R1＋I(xiàn)1r①E＝I2R2＋I(xiàn)2r②

代入數(shù)據(jù)解得E＝6V，r＝10Ω。

練習(xí)、如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(理想電表)的讀數(shù)分別為1.6V和0.4A，當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，它們的示數(shù)變?yōu)?.7V和0.3A，則電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻各為多少？

解析：當(dāng)S閉合時(shí)，R1和R2并聯(lián)接入電路，由閉合電路歐姆定律得U1＝E－I1r①

當(dāng)S斷開(kāi)時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得

U2＝E－I2r②

聯(lián)立①②，代入數(shù)據(jù)解得E＝2V，r＝1Ω。

課堂小結(jié)

一、電動(dòng)勢(shì)

1.定義：非靜電力極所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比，叫電源的電動(dòng)勢(shì)。

2.表達(dá)式：E=W/q

3.物理量意義：反映了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)

二、閉合電路的歐姆定律

第十二章電能能量守恒定律

第2節(jié)閉合電路的歐姆定律-2

觀察視頻中小燈泡的亮暗情況，并試著解釋其原因。

思考：

1.小燈泡兩端的電壓與路端電壓U外有何關(guān)系？

2.小燈泡并聯(lián)的越多，負(fù)載電阻

（外電路總電阻）越大還是越?。?/p>

3.請(qǐng)根據(jù)閉合電路的歐姆定律

U外=E-Ir

解釋小燈泡并聯(lián)的越多，小燈泡

越暗的原因

一、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

結(jié)論：路端電壓隨著外電阻的增大（減?。┒龃螅p?。?/p>

★兩個(gè)特例：

②外電路短路時(shí)

①外電路斷路時(shí)

R→∞，

I=0，

U外=E

R=0，

I=E/r，

U外=0

②在橫軸上的截距表示電源的短路電流

③圖象斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)阻，內(nèi)阻越大，圖線傾斜得越厲害。

①在縱軸上的截距表示電源的電動(dòng)勢(shì)E

2.圖象的物理意義

路端電壓U隨電流I變化的圖象

E

U

I

O

I短

θ

斷路

短路

1.圖象的函數(shù)表達(dá)式

一、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

【例1】(多選)如圖所示，圖中直線①表示某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖線，圖中曲線②表示該電源的輸出功率與電流的關(guān)系圖線，則下列說(shuō)法正確的是（ACD）

A．電源的電動(dòng)勢(shì)為50V

B．電源的內(nèi)阻為

C．電流為2.5A時(shí)，外電路的電阻為15Ω

D．輸出功率為120W時(shí)，輸出電壓是30V

【例2】(多選)某電源的路端電壓與電流的關(guān)系圖像如圖所示，下列結(jié)論正確的是(AD)

A．電源的電動(dòng)勢(shì)為6.0V

B．電源的內(nèi)阻為12Ω

C．電源的短路電流為0.5A

D．電流為0.3A時(shí)的外電阻是18Ω

由于閉合電路中內(nèi)、外電路的電流相等

1．電源提供的總功率（電源功率）：P總=EI

2．電源的輸出功率（外電路得到的功率）P外=U外I

3．電源內(nèi)阻上的熱功率P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r

（外電路可以是任何電路）

二、閉合電路中的功率

OR

P出

Pm

r

4.外電路為純電阻電路時(shí)，電源的輸出功率(外電路功率)與外電阻R的關(guān)系：

電源輸出功率隨外電阻變化的圖線如圖所示，而當(dāng)內(nèi)外電阻相等時(shí)，電源的輸出功率最大。

結(jié)論：電源的效率隨外電阻的增大而增大

5.電源的工作效率

對(duì)純電阻電路，電源的效率為：

【例3】如圖所示，已知電源電動(dòng)勢(shì)E=5V，內(nèi)阻r=2Ω，定值電阻R1=0.5Ω，滑動(dòng)變阻器R2的阻值范圍為0~8Ω。

①當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，電源的輸出功率最大？最大輸出功率是多少？

②當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，電阻R1消耗的功率最大？最大功率是多少？

③當(dāng)滑動(dòng)變阻器的阻值為多大時(shí)，滑動(dòng)變阻器消耗的功率最大？最大功率是多少？

思考：若電阻R1=8Ω，各結(jié)果又是怎樣？

1.5Ω；

3.125W

當(dāng)R2=0時(shí)I最大，P1max=2W

2.5W

（1）0Ω；2W

（2）0Ω；2W

（3）8Ω；0.63W

2.5Ω；

課堂小結(jié)

一、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

U外=E-Ir

二、閉合電路中的功率

1.電源提供的總功率（電源功率）：P總=EI

2.電源的輸出功率（外電路得到的功率）P外=U外I

3.電源內(nèi)阻上的熱功率P內(nèi)=U內(nèi)I=I2r

4.電源的輸出功率(r=R時(shí)，P出最大)

5.電源的工作效率

練習(xí)1.如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略。開(kāi)關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過(guò)程中(A)

A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小

B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大

C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小

D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大

練習(xí)2.在如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略，在調(diào)節(jié)可變電阻R的阻值過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)理想電壓表的示數(shù)減小，則(D)

A．R的阻值變大

B．路端電壓不變

C．干路電流減小

D．路端電壓和干路電流的比值減小

第十二章電能能量守恒定律

第2節(jié)閉合電路的歐姆定律-3

1.閉合電路歐姆定律的三種表達(dá)式及使用范圍

2.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

3.閉合電路U外-I干的關(guān)系圖像

4.電源的P出-R外的關(guān)系圖像

知識(shí)回顧

【思考】在如圖所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，回路的總電流、路端電壓如何變化？通過(guò)R1、R2和滑動(dòng)變阻器的電流如何變化，它們兩端的電壓如何變化？

一、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析

R3增大

R總增大

I總減小

U內(nèi)減小

U外增大

U1減小

U3U2增大

I2增大，I3減小

閉合電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法1——程序法：

遵循“局部—整體—局部”的思路，按以下步驟分析

一、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析

【例1】電動(dòng)勢(shì)為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動(dòng)變阻器R連接成圖所示的電路.當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片由中點(diǎn)滑向b端時(shí)，下列說(shuō)法正確的是（C）

A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大

B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小

C.電壓表讀數(shù)增大，電流表A1讀數(shù)減小，A2讀數(shù)增大

D.電壓表讀數(shù)減小，電流表A1讀數(shù)增大，A2讀數(shù)減小

一、閉合電路的動(dòng)態(tài)分析

圖中滑片P向右滑動(dòng)時(shí)，R3的阻值，

R1的電流，電壓；

R2的電流，電壓。

閉合電路動(dòng)態(tài)問(wèn)題的分析方法2——串反并同法（電源要有內(nèi)阻）

“串反”：某一電阻增大（或減?。r(shí)，與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的

電流、兩端電壓、電功率都將減?。ɑ蛟龃螅?/p>

“并同”：某一電阻增大（或減?。r(shí)，與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的

電流、兩端電壓、電功率都將增大（或減?。?/p>

【例2】如圖所示的電路中,電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r恒定不變,電燈L恰能正常發(fā)光.如果變阻器的滑片向b端滑動(dòng),則(A)

A.電燈L更亮，安培表的示數(shù)減小

B.電燈L更亮，安培表的示數(shù)增大

C.電燈L變暗，安培表的示數(shù)減小

D.電燈L變暗，安培表的示數(shù)增大

【思考】在如圖所示的電路中，當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑片向下移動(dòng)時(shí)，關(guān)于電燈L的亮度及電容器C所帶電荷量Q的變化判斷正確的是（B）

A.L變暗，Q增大

B.L變暗，Q減小

C.L變亮，Q增大

D.L變亮，Q減小

二、含電容器電路的分析

1.直流電路穩(wěn)定時(shí)的等效處理方法：

①電容器：相當(dāng)于無(wú)窮大電阻，看成斷路，作等效電路時(shí)可先把它去掉

②與電容器串聯(lián)的電阻：兩端無(wú)電壓，相當(dāng)于導(dǎo)線。

③與電容器并聯(lián)的電阻：電容器端電壓與并聯(lián)電阻端電壓相等。

2.電路穩(wěn)定時(shí)，電容器所帶電荷量Q一定。

求Q的方法：先求與電容器并聯(lián)的電阻兩端電壓U，

再根據(jù)Q＝CU計(jì)算。

3.與電容器并聯(lián)的電阻端電壓變化時(shí)，將會(huì)引起電容器的充、放電。

求ΔQ的方法：先求與電容器并聯(lián)的電阻兩端電壓的變化ΔU，

再據(jù)ΔQ＝CΔU求值

二、含電容器電路的分析

【例3】(多選)如圖8所示，電源的電動(dòng)勢(shì)E＝2V，內(nèi)阻r＝2Ω，兩個(gè)定值電阻均為8Ω，平行板電容器的電容C＝3×10－6F，則（CD）

二、歐姆表的原理

歐姆表是在電流表的基礎(chǔ)上改裝而成的

兩表筆直接接觸時(shí)Rx=0

此時(shí)電路中電流為

刻度盤Ig位置對(duì)應(yīng)Rx=0

歐姆表內(nèi)阻R=Rg+r+R

Ω

兩表筆不接通Rx=∞

此時(shí)電路中電流為I=0

I=0位置對(duì)應(yīng)Rx=∞

兩表筆間接入Rx時(shí)

此時(shí)電路中電流為

Ix位置標(biāo)注Rx的阻值

二、歐姆表的原理

【思考】若指針指在刻度盤的正中間位置，被測(cè)電阻Rx是多少？

二、歐姆表的原理

【思考】若指針指在刻度盤的1/4位置，被測(cè)電阻Rx是多少？

左密右疏

二、歐姆表的原理

電流