4.2 閉合電路的歐姆定律 課件高一下學(xué)期物理粵教版（2019）必修第三冊-1

第四章

閉合電路第二節(jié)

閉合電路的歐姆定律問題：

如圖所示，選用的小燈泡的規(guī)格都相同，兩個電路中的電池也相同。

可是，多個并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗。

如何解釋這一現(xiàn)象呢？1.了解電源在電路中的作用，理解電動勢和內(nèi)阻的概念；2.理解路端電壓與負(fù)載的關(guān)系;3.能解釋和計算有關(guān)閉合電路的問題。一、閉合電路閉合電路的結(jié)構(gòu)：（1）外電路：

電源外部的電路

由用電器、開關(guān)和導(dǎo)線構(gòu)成。（2）內(nèi)電路：

電源內(nèi)部的電路。

內(nèi)電阻：

電源內(nèi)部的電阻。內(nèi)電路中的電阻叫內(nèi)電阻，簡稱內(nèi)阻。我們可以將電源看作一個沒有電阻的理想電源與電阻的串聯(lián)。內(nèi)電路外電路rERS【觀察與思考】1.實驗設(shè)計：以銅片和鋅片為極板，分別用果汁、牛奶和食用油等作為電解液制成原電池，用電壓表測量各原電池兩極板間的電壓(兩極板間距相同)，并將測量數(shù)據(jù)填入表中。0.92

0.75

0【觀察與思考】2.數(shù)據(jù)分析：(1)這三組數(shù)據(jù)反映了原電池的什么特性？反映了原電池轉(zhuǎn)化能量的本領(lǐng)。(2)為什么果汁電池兩極間的電壓比牛奶電池兩極間的電壓大？果汁電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的本領(lǐng)更強。(3)為什么食用油電池兩極間的電壓為0？食用油電池?zé)o法將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。

00.92

0.75用什么物理量可以描述電源的特性呢？為什么電源能讓外電路中能維持穩(wěn)定的電流？因為電源能把負(fù)極的正電荷經(jīng)過電源內(nèi)部不斷地搬運到正極。思考2:電源的這種能力是怎么來的呢？+++++++正極負(fù)極++++----思考1ErS外電路內(nèi)電路電源內(nèi)部分析++++++++++++++----++++++結(jié)合電源示意圖，探究如下問題：3.電源內(nèi)部，正電荷（或自由電荷）所受的電場力方向與電荷移動方向相同還是相反？相反1.電源內(nèi)部，正電荷是怎樣移動的？如果沒有這種移動，將會是什么結(jié)果？正電荷從負(fù)極流向正極；不會有持續(xù)電流。2.電源內(nèi)部有電場嗎？若有，方向如何？有；從正極指向負(fù)極正極負(fù)極電源+++++++++外電路內(nèi)電路F電F非5.從做功與能量轉(zhuǎn)化的角度，你是怎樣理解電源在電路中的作用的？這種作用可以與生活中的什么現(xiàn)象類比？4.正電荷在電源內(nèi)部移動的過程中，除靜電力外，是否還受其它力作用，是否做功？有非靜電力；電場力做負(fù)功，非靜電力做正功。通過非靜電力做功，電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能；與滑梯—升降機模型類似。手搖發(fā)電機中，非靜電力是電磁作用，它將機械能轉(zhuǎn)化為電勢能化學(xué)電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能非靜電力是個統(tǒng)稱，從能量轉(zhuǎn)化角度看，電源是通過非靜電力做功將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置。不同的電源，非靜電力做功的多少是不同的，如何比較非靜電力做功本領(lǐng)的強弱？二、電源的工作原理堿性干電池----將1C的正電荷由負(fù)極搬運到正極，非靜電力做功1.5J鋅汞電池----將1C的正電荷由負(fù)極搬運到正極，非靜電力做功1.2J鉛蓄電池----將0.6C的正電荷由負(fù)極搬運到正極，非靜電力做功1.2J方法：比較搬運1C正電荷時非靜電力做功。二、電源的工作原理1.定義：非靜電力把正電荷從負(fù)極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值。

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。2.定義式：（W：非靜電力做的功；q：電荷量）3.單位：伏特（V）1V=1J/C4.特點：由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積和外電路均無關(guān)。三、電動勢電動勢反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小電動勢E電壓U物理意義定義式W為非靜電力做的功W為電場力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電壓值電動勢與電壓的區(qū)別與聯(lián)系

非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，表征電源的性質(zhì)電場力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場的性質(zhì)1.實驗：

(1)外電路的電壓：外電路中的電流由電勢高的一端流向電勢低的一端，即＿＿＿＿＿＿＿。(2)電動勢與內(nèi)、外電壓：①變阻器阻值調(diào)到最大，只閉合S1

，測得＿＿＿；②閉合S1、S1

、S2

，減小變阻器的阻值，讀數(shù)填表，可得＿＿＿＿＿，而＿＿＿，＿＿＿，則＿＿＿＿?！狙芯块]合電路的歐姆定律】U外=U1+U2+U3U

＝EE=U外+U內(nèi)U外=IRU內(nèi)=Ir

E=IR+Ir

四、閉合電路的歐姆定律2.理論推導(dǎo)：根據(jù)能量守恒定律在外電路中，電流做功產(chǎn)生的熱量是Q外=

＿＿；在內(nèi)電路中，也有一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，產(chǎn)生的熱量是Q內(nèi)=

＿＿；

電流通過電源時，非靜電力做功是W=＿＿＿＿，由能量守恒定律，有＿＿＿＿＿＿，即＿＿＿＿。ErRK內(nèi)電路外電路I2RtI2rtEq=EItEIt=I2Rt+I2rtE=IR+Ir四、閉合電路的歐姆定律3.內(nèi)容：

閉合電路中的電流跟電源的電動勢成____，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成____；4.公式：(1)I＝______(適于外電路為______電路)

(2)E＝____＋____(適于____電路)

(3)E＝__＋___(適于____電路)【說明】

I=U/R稱為

的歐姆定律。正比反比U外

Ir純電阻部分電路任何U內(nèi)

U

任何ErRK內(nèi)電路外電路四、閉合電路的歐姆定律【例題1】人造地球衛(wèi)星大多用太陽能電池供電，太陽能電池是由許多片太陽能電池板組成的?，F(xiàn)把太陽能電池置于如圖所示的電路中，當(dāng)斷開開關(guān)時，電壓表的示數(shù)U1=800mV。已知電阻的阻值為20Ω，當(dāng)閉合開關(guān)時，電壓表的示數(shù)U2=400mV。求該太陽能電池的內(nèi)阻r。

將r值代入方程E=I1R1

+I1r中，得【例題2】如圖，R1=14Ω，R2=9Ω。當(dāng)開關(guān)處于位置1時，電流表讀數(shù)I1=0.2A；當(dāng)開關(guān)處于位置2時，電流表讀數(shù)I2=0.3A。求電源的電動勢E和內(nèi)電阻r。1AR1R22Er解：根據(jù)閉合電路歐姆定律，得E=I1R1

+I1rE=I2R2

+I2r消去E，解出r，得r=I1R1－I2R2I2－I1代入數(shù)值得，r=1ΩE=3V【觀察與思考】1.實驗現(xiàn)象：電路中的燈泡額定電壓與額定功率相同，接入電路的燈泡逐漸增多后，燈泡逐漸＿＿。2.分析歸納：電路中燈泡并聯(lián)得越多，總電阻越＿，輸出的電流越＿，而燈泡逐漸變＿，說明電源的內(nèi)電壓增＿，燈泡兩端的電壓變＿。變暗小大暗大小五、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系電流I路端電壓U內(nèi)電壓U內(nèi)外電阻R增大減小增大減小外電阻R減小增大減小增大R=∞斷路I=0U=EU內(nèi)=0R=0

短路I=E/rU=0U內(nèi)=E公式路端電壓隨著外電阻的增大而增大。五、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系3.U-I圖像分析五、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系圖像的函數(shù)表達(dá)式在橫軸上的截距

表示電源的短路電流圖像斜率的絕對值

表示電源的內(nèi)阻。內(nèi)阻越大，圖線越陡。在縱軸上的截距

表示電源的電動勢E

圖像的物理意義EU/VI/AI短θ斷路短路O

六、路端電壓U

隨電流I

變化的圖像1.下列關(guān)于電源的說法，正確的是（）A．電源向外提供的電能越多，表示電動勢越大B．電動勢表示電源將任意電量正電荷從負(fù)極移送到正極時，非靜電力所做的功C．電源的電動勢與外電路有關(guān)D．在電源內(nèi)從負(fù)極到正極電勢升高D2.在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)阻r=1.0Ω，電阻R=9.0Ω，不計電流表的內(nèi)阻。閉合開關(guān)S后，電流表的示數(shù)I=0.20A．電源的電動勢E為（）A．2.0VB．3.0VC．4.0VD．5.0VAE

rSRA3、在閉合電路