中職物理課件402第二節(jié) 全電路歐姆定律

第二節(jié)全電路歐姆定律主講人：張明明山東省滕州市中等職業(yè)教育中心學校

天黑以后，每家都會打開電燈，此時是城市里的用電高峰時段，如果細心觀察，你會發(fā)現(xiàn)電燈發(fā)出的光較暗，有些大電器如空調(diào)等的制冷或制熱效果較差。而到了深夜或凌晨的用電低谷時段，同一盞燈發(fā)出的光卻變得比較亮，空調(diào)的制冷或制熱效果也提高了。

電燈、空調(diào)等電器在用電高峰時段和用電低谷時段的工作效率為什么會有變化？主要內(nèi)容電動勢全電路歐姆定律1201PART01電動勢一、電動勢

1780年，意大利醫(yī)學教授伽伐尼發(fā)現(xiàn)，如果用相連的兩種不同的金屬分別接觸青蛙的肌肉和神經(jīng)，會引起青蛙肌肉的收縮。伽伐尼認為這是一種“動物電”現(xiàn)象，金屬只是起了導電的作用。一、電動勢意大利物理學家伏打受伽伐尼的發(fā)現(xiàn)啟發(fā)，經(jīng)過實驗后，提出產(chǎn)生電流的關鍵在于兩種不同金屬的作用的不同觀點。經(jīng)過近20年的研究，伏打發(fā)現(xiàn)了一個金屬序列：鋅、鉛、錫、鐵、銅、銀、金……。他歸納出，只要按這個順序，將任何兩種金屬接觸，排在前面的那種金屬就帶正電，排在后面的金屬帶負電。這個序列后來被人們稱為伏打序列。一、電動勢基于這些知識，伏打于1800年制成了伏打電堆，如右圖所示。在鋅片和銀片之間夾上浸透了鹽水的厚紙，再把幾十個這樣的單元疊置起來，就能夠提供持續(xù)的電流。伏打電堆就是今天使用的化學電池的雛形，它的發(fā)明使電學從對靜電的研究進入到對動電的研究，開創(chuàng)了電學發(fā)展的新時代。

【觀察與體驗】

觀察簡易化學電池的作用一、電動勢

在一個泡沫塑料板上挖兩個小槽，將兩個鋅片和兩個銅片分別交叉插在兩個槽的兩邊，用導線將中間相鄰的銅片和鋅片用導線連接起來，再將兩側(cè)的鋅片和銅片分別用導線接到LED燈的負極和正極，如右圖所示。在兩個小槽中分別倒入一些白醋，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

【思考與討論】

以學習小組為單位討論，在本實驗中，使LED燈發(fā)光的電能來自于

，這些電能是由

能轉(zhuǎn)化來的。生活中常用的化學電池有干電池、鉛蓄電池、鋰電池等。常用的普通干電池大都是錳鋅電池，中間是正極碳棒，外包石墨和二氧化錳的混合物。再外面包有電解質(zhì)糊，因其是一種不能流動的糊狀物，所以稱為干電池。最外層是金屬鋅皮做的筒，也就是負極?；瘜W電池都是通過化學反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能。一、電動勢

注意生活中使用完畢的廢電池含有重金屬有毒物質(zhì)，不可以進行破壞或解剖，也不能將其置于火上進行灼燒或炙烤，也不能隨意丟棄，應作為有害垃圾投入相應的垃圾桶中進行分類回收。【行為與責任】一、電動勢

現(xiàn)代生產(chǎn)、生活中使用的大部分電能都來自于發(fā)電廠的發(fā)電機組（右圖）。發(fā)電機組發(fā)電時，都是先通過蒸汽使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)起來，然后通過其內(nèi)部的電磁作用，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。一、電動勢

除了化學電池和發(fā)電機組，生產(chǎn)、生活中還有其他種類的電源，如太陽能電池、氫燃料電池、核電池等。概括起來說，把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，稱為電源。

不同的電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領一般不同，為了表示電源這種轉(zhuǎn)化本領的大小，人們把非靜電力（除靜電力以外的其他種類的力）將正電荷從電源負極經(jīng)內(nèi)電路移到正極做的功

W非

跟被移送的電荷量

q的比值，稱為電源的電動勢，用

E表示，即一、電動勢

【應用與拓展】

氫燃料電池一、電動勢

氫燃料電池是一種清潔型發(fā)電裝置，工作原理如右圖所示。

生活中使用的電池、移動電源（充電寶），大多還有一個技術指標：容量。容量的大小常用mA·h表示。電池的容量越大，產(chǎn)生的電能越多，使用的時間越長。如果某電池的標稱容量為4000mA·h，則表示它能夠以100mA的電流放電40h，或以200mA的電流放電20h。一、電動勢02PART01全電路歐姆定律

包含電源在內(nèi)的閉合電路，稱為全電路。全電路由外電路和內(nèi)電路組成，如右圖所示。虛線框以外部分是外電路，由用電器、導線等組成；虛線框以內(nèi)部分是內(nèi)電路，即電源內(nèi)部的電路。二、全電路歐姆定律

外電路上的用電器的電阻，稱為外電阻，用

R表示。電路中導線的電阻忽略不計。電源內(nèi)部的電路，如發(fā)電機的線圈、電池內(nèi)的電解液等，其電阻稱為電源的內(nèi)阻，用

Ri表示。

【觀察與體驗】

測量電源兩端的電壓用一節(jié)干電池作為電源，用導線將滑動變阻器（5Ω）和開關，按右圖所示的電路連接起來。先將滑動變阻器置于最大值，開關處于打開位置，電壓表接到圖中所示的位置，記下電壓表的示數(shù)。然后將開關閉合，再觀察電壓表的示數(shù)。二、全電路歐姆定律

EIt＝I2Rt＋I2Rit

在一個純電阻電路中，假設全電路中的電流為

I，則在時間

t內(nèi)，電源可以將

Eit的其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。這些電能都被外電阻消耗的電能為I2Rt，被內(nèi)電阻消耗的電能為I2Rit。根據(jù)能量守恒定律，應有二、全電路歐姆定律所以

在純電阻電路中，全電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟整個電路的總電阻成反比，這個規(guī)律稱為全電路歐姆定律。二、全電路歐姆定律

由全電路歐姆定律可得

E＝IR＋IRi二、全電路歐姆定律上式中，IR為電源兩端（也是外電路兩端）的電壓，通常稱為端電壓，也叫輸出電壓，常用

U表示。U＝IR＝E-IRi由上式可知，當電路接通時，端電壓都會比電源的電動勢小。

【觀察與體驗】

研究端電壓與外電阻的關系

按右圖所示連接電路并閉合開關。改變外電路的電阻

R的大小，觀察電路中的電流和端電壓怎樣變化。

觀察發(fā)現(xiàn)：當外電阻增大時，電路中的電流

，端電壓

；當外電阻減小時，電路中的電流

，端電壓

。二、全電路歐姆定律

【思考與討論】

電路中電源的電動勢和內(nèi)阻是固定不變的，當外電阻R增大時，電路中的總電阻（R+Ri）

，根據(jù)全電路歐姆定律可知，電路中的電流I

，內(nèi)阻上的電壓IRi

，因此端電壓U（=E-IRi）

。汽車蓄電池的供電電路如右圖所示。只打開車燈時，車燈正常發(fā)光。當汽車啟動時，啟動電動機的電路接通，總的外電阻減小，使得外電路的端電壓減小，車燈的工作功率降低，導致車燈變暗。汽車發(fā)動以后，啟動電動機停止工作，外電阻恢復原大小，端電壓回升，車燈便恢復正常亮度。二、全電路歐姆定律

天黑以后，幾乎每個家庭都會打開電燈、空調(diào)等用電器，而這些用電器都是并聯(lián)在電路中的，因此電路中的外電阻減小，端電壓降低，此時電燈發(fā)出的光較暗，空調(diào)的實際功率降低。二、全電路歐姆定律

而到了深夜，很多用戶休息了，用電器減少，外電阻增大，端電壓升高，所以，電燈發(fā)出的光變亮，空調(diào)的實際功率增加。

當外電路斷開時，如右圖所示，外電阻

R變?yōu)闊o限大，這種情況稱為斷路。二、全電路歐姆定律

斷路時，電路中的電流

I為0，內(nèi)阻上的電壓IRi也為零，端電壓U就等于電源的電動勢E。因此，我們可把電壓表直接接在電源兩極來測量電源的電動勢。由于電壓表的電阻很大，電路中的電流

I很小，內(nèi)阻上的電壓IRi也很小，所以，電壓表此時測得的端電壓U非常接近于電源的電動勢E。

當外電路如右圖所示連接時，外電阻等于零，這種情況稱為短路。二、全電路歐姆定律

短路時，電路中的電流很大，端電壓U等于零。一般情況下，電源的內(nèi)阻都很小，因此短路時電流很大，不但會燒壞電源，還可能引起火災。因而絕不允許將一根導線或電流表直接接在電源兩極上。所以，為防止短路事故發(fā)生，應在電路里安裝斷路器等保護裝置。

示例1在如右圖所示的電路中，小燈泡由兩節(jié)電池組成的電源供電，正好能夠正常發(fā)光，若電源的電動勢E=3.0V，內(nèi)阻Ri=1.0Ω，小燈泡的電阻R=14Ω，電路中的其他電阻不計。求：通過小燈泡的電流和小燈泡兩端的電壓各是多少？

二、全電路歐姆定律

分析

由題意可知，小燈泡和電源、開關組成閉合電路，電源電動勢E、內(nèi)阻Ri均已知，小燈泡的電阻就是外電阻R也已知，可利用全電路歐姆定律求出通過小燈泡的電流，再利用公式

U=IR或

U=E－IRi求出小燈泡兩端的電壓。

解

根據(jù)全電路歐姆定律，電路中的電流為

端電壓為

U=E－IRi=（3.0－0.20×1.0）V=2.8V二、全電路歐姆定律

示例2在如右圖所示的電路中，R1=8.0Ω，R2=5.0Ω。當單刀雙擲開關S扳到位置1時，測得電流I1=0.20A；當S扳到位置2，測得電流I2=0.30A。求：電源電動勢E和內(nèi)阻Ri各是多少？

二、全電路歐姆定律

分析

本題要求兩個未知量，必須列兩個方程式才能求解。題目中恰好給出兩個電路，且電動勢E、內(nèi)阻Ri相同。因此可根據(jù)全電路歐姆定律，代入兩個