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1.3 平拋運動1.3 平拋運動
第十二章 電能 能量守恒定律
第 二節 閉合電路的歐姆定律
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R
r
E
R
s
各種電池
干電池、蓄電池：化學能-------電能　　　　　
課堂引入
太陽能電池：太陽能-----電能
課堂引入
課堂引入
由導線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路（closed circuit）。
閉合電路
外電路
內路
閉合電路
2.外電路:電源外部的電路
導線、電源、用電器
1.閉合電路的結構：
3.內電路:電源內部的電路
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閉合電路
【問題探究】我們知道要使燈泡發光，電路得是閉合的.當電路閉合時，電源外部與內部的正電荷移動方向一樣嗎？
正極
負極
電源
+
+
+
+
+
+
+
+
+
外電路
內電路
F電
F非
非靜電力做功把其他形式能量轉化為電能
I
I
電場線
閉合電路
mg
A
B
F
非重力
閉合電路
電路 玩滑梯 外電路 滑梯
電池內部 升降機
電場力對正電荷做
電勢能
重力對人做 重力勢能
非靜電力對正電荷做
克服
電勢能
拉力對人做
克服
重力勢能
正功
減小
正功
重力
增加
正功
減小
正功
增加
電場力
【類比】
干電池
發電機
非靜電力是化學作用
非靜電力是電磁作用
電源內部的非靜電力是由什么提供的？
閉合電路
R
+
+
-
電場力
非靜電力
電源外部：電場力做正功
電勢能減少
電勢能轉化為
其他形式能量
電源內部：非靜電力做正功
電勢能增加
其他形式能量
轉化為電勢能
電源內部的能量是如何轉化的？
電源作用：
閉合電路
1.定義：非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值。
2.定義式：
（W：非靜電力做的功 q：電荷量）
3.單位： 伏特（V） 1 V=1 J/C
標量
4.物理意義：反映電源把其他形式的能轉化為電能本領的大小。
5.特點:由電源本身性質決定，跟電源的體積和外電路均無關。
6.標量，有方向
方向：電源內部由負極指向正極
電動勢
討論：電動勢E與電壓U的區別
1、兩個公式中W分別表示什么力做功
中，W表示電源內部非靜電力做的功.
中，W表示電源外部電場力做的功.
2、能量是如何轉化的
其他形式能量轉化為電勢能，E反映電源的特性.
電勢能轉化為其他形式能量，U反映電場的特性.
電動勢
電動勢與電壓比較
電動勢
太陽電池
干電池
鉛蓄電池
鋰電池
鋅汞電池
生活中的電池
電動勢
3.電池的容量:電池放電時能輸出的總電荷量。
單位：安·時(A·h) 毫安·時(mA·h)
1.電源的電動勢E。
手機待機時間長短和哪個參數有關
電源的重要參數
2.電源的內阻:電源的內部也是由導體組成的，所以也有電阻,用符號r表示。
電動勢
定義
符號
單位
作用
數值
物理意義
注意點
提高電荷的電勢能，維持電路兩端電壓不變
不接用電器時電源兩端的電壓
描述電源將其他形式能量轉化為電能的本領強弱
由電源本身性質決定，與外界條件無關
E
V
電動勢
【小結】
【練習1】
隨堂練習
關于電動勢下列說法中正確的是(　 　)
A．在電源內部把正電荷從負極移到正極，非靜電力做功，電能增加
B．對于給定的電源，移動正電荷，非靜電力做功越多，電動勢就越大
C．電動勢越大，說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移送單位電荷量做功越多
D．電動勢越大，說明非靜電力在電源內部把正電荷從負極向正極移送電荷量越多
AC
【練習2】將電動勢為3.0 V的電源接入電路中，測得電源兩極間的電壓為2.4 V，當電路中有6 C的電荷流過時，
求：(1)有多少其他形式的能轉化為電能.
(2)外電路中有多少電能轉化為其他形式的能.
解析：(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J
電源中共有18 J其他形式的能轉化為電能.
(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J
外電路中共有14.4 J電能轉化為其他形式的能.
練習
隨堂練習
在外電路中，電流方向由正極流向負極。
在內電路中，通過非靜電力做功使正電荷由負極移到正極，所以電流方向由負極流向正極。
（二）閉合回路的電流
（一）部分電路的電流
內電路與外電路中的總電流是相同的。
r
E
R
s
I
I
R
U
實際的電源可分解成不計內阻的理想電源和一個內阻兩部分
閉合電路歐姆定律
外電路和內電路的電勢是如何變化的？
1、外電路電勢的變化
外電路中沿電流方向電勢降低
1
2
3
4
5
6
閉合電路歐姆定律
2、內電路中電勢的變化
B
A
B
A
電源內電路中，沿電流方向電勢升中有降，升高E，并降低Ir
內阻上電勢降低
總體：內電路中沿電流方向電勢升高
閉合電路歐姆定律
B
D
A
C
E=IR+Ir
A
B
C
D
R
E , r
U外=IR是外電路上總的電勢降落；
U內=Ir是內電路上總的電勢降落；
E=U外+U內
電源電動勢等于內外電路電勢降落之和。
三、閉合電路歐定律
內電壓
外電壓
實驗表明：
閉合電路歐姆定律
1.內容：閉合電路中的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比。
2.公式：
說明：
⑴ 是外電路上總的電勢降落，習慣上叫路端電壓。
⑵ 是內電路上的電勢降落，習慣上叫內電壓。
（適用范圍：外電路純電阻電路）
閉合電路歐姆定律
閉合電路歐姆定律
閉合電路歐姆定律的幾種表示形式
【練習3】如圖所示，R1 = 8.0 Ω，R2 = 5.0 Ω ，當單刀雙擲開關 S 扳到位置 1 時，測得的電流 I1 = 0.2 A；當S 扳到位置 2 時，測得電流 I 2 = 0.3 A。求電源電動勢E 和內電阻r。
r
S
E
A
R
1
R
2
1
2
答案：r=1.0 Ω，E=1.80V
隨堂練習
【練習4】
隨堂練習
路端電壓與負載的關系
【探究結論】
R增大，電流減小，路端電壓增大
R減小，電流增大，路端電壓減小
由路端電壓:
路端電壓與負載的關系
為什么多個并聯的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗？
電路中電源電動勢E和內阻r是一定的，根據“越并越小”，路端總電阻減少。
根據 電流增加。
再根據U=E－Ir 可知，路端電壓減少，所以變暗。
為什么路端電壓，不通過U=IR 來判斷呢？
路端電壓與負載的關系
a
b
a
b
兩個特例：
（2）外電路短路時:
（1）外電路斷路時:
E、r
s
R
A
V
一般不允許外電路短路。
四、路端電壓與負載的關系
路端電壓與負載的關系
路端電壓與負載的關系
(1)圖象的函數表達式
②在橫軸上的截距表示電源的短路電流
③圖象斜率的絕對值表示電源的內阻，
①在縱軸上的截距表示電源的電動勢E。
(2)圖象的物理意義
U
I
O
E
I短
θ
斷路
短路
電源的外部特性曲線 ——路端電壓U隨電流I變化的圖象
r=0
路端電壓與負載的關系
問題：圖象縱坐標不從零開始，橫、縱坐標的交點還表示短路電路和電源電動勢嗎？
U
o I
E
U0 M（I0,U0）
β
α
b a
N
I0 Im
1.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
2.兩者的交點坐標表示該電阻接入電路時的路端電壓與電流（即工作時的實際電壓和實際電流——實際功率P實=U0I0）
3.a的斜率的絕對值表示電源內阻的大小、b的斜率的絕對值表示接入電路中外電阻的的大小
路端電壓與負載的關系
【比較】
部分電路中電阻的U－I圖象與閉合電路中電源的U－I圖象的區別
電阻 電源
U－I圖象
研究對象 對某一固定電阻而言，兩端電壓與通過的電流成正比關系 對電源進行研究，路端電壓隨干路電流的變化關系
圖象的物 理意義 表示導體的性質R＝ ，R不隨U與I的變化而變化 表示電源的性質，圖線與縱軸的交點表示電源電動勢，圖線斜率的絕對值表示電源的內阻
聯系 電源的電動勢和內阻是不變的，正是由于外電阻R的變化才會引起外電壓U外和總電流I的變化 【比較】
路端電壓與負載的關系
【練習5】一電源與電阻R組成串聯電路，電源的路端電壓U隨電流的變化圖線及外電阻的U－I圖線分別如右圖所示，求：
(1)電源的電動勢和內阻；
(2)電源的路端電壓；
(3)電源的輸出功率．
縱坐標為電源的電動勢
橫坐標為短路電流
圖線斜率的絕對值為內電阻
圖線交點坐標即為工作電流和電壓
隨堂練習
【練習5】一電源與電阻R組成串聯電路，電源的路端電壓U隨電流的變化圖線及外電阻的U－I圖線分別如右圖所示，求：
(1)電源的電動勢和內阻；
縱坐標為電源的電動勢
橫坐標為短路電流
圖線斜率的絕對值為內電阻

例題
隨堂練習
【練習5】一電源與電阻R組成串聯電路，電源的路端電壓U隨電流的變化圖線及外電阻的U－I圖線分別如右圖所示，求：
(2)電源的路端電壓；
圖線交點坐標即為工作電流和電壓
解析：(2)由圖象知：電源與電阻串聯電流I＝1 A，此時對應路端電壓U＝3 V.
隨堂練習
1.動態電路的特點
斷開或閉合開關、滑動變阻器的滑片移動、電阻增大或減小，導致電路電壓、電流、功率等的變化。
2.電路動態分析的兩種常用方法
U外
R局
增大
減小
→
R總
增大
減小
→
I總
增大
減小
→
U內
增大
減小
→
I分
(1)程序法：
(2)特殊值法與極限法
閉合電路中的動態分析
即因滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題，可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論。
閉合電路中的動態分析
3.一個結論：“串反并同”
(1)“串反”是指某一電阻增大時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小；某一電阻減小時，與它串聯或間接串聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大;
(2)“并同”是指某一電阻增大時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大；某一電阻減小時，與它并聯或間接并聯的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小。
【練習6】如圖所示的電路中,電源的電動勢E和內電阻r恒定不變,電燈L恰能正常發光.如果變阻器的滑片向b端滑動,則( )
A.電燈L更亮,安培表的示數減小
B.電燈L更亮,安培表的示數增大
C.電燈L變暗,安培表的示數減小
D.電燈L變暗,安培表的示數增大
答案：A
①R1電阻變大
②線路中電流變小，A示數變小
③內電壓變小
④外電壓變大，L兩端電壓變大，燈變亮
閉合電路中的動態分析
【練習7】在如圖的閉合電路中，當滑片P向右移動時，兩電表讀數的變化是(　　)
A．A變大，V變大 B．A變小，V變大
C．A變大，V變小 D．A變小，V變小
B
閉合電路中的動態分析
【練習8】如圖所示，電源的電動勢和內阻都保持不變，當滑動變阻器的滑動觸點向上端移動時（ ）
A、電壓表的讀數增大，電流表的讀數減小
B、電壓表和電流表的讀數都增大
C、電壓表和電流表的讀數都減小
D、電流表的讀數增大，電壓表的讀數減小
A
R1
R2
R3
V
A
五、閉合電路中的動態分析
閉合電路中的動態分析
一、電動勢
二、閉合電路歐姆定律
三、路端電壓與負載的關系
3.特點
1.定義
2.物理意義
1.內容
2.公式
1.兩種特殊情況
2.電源的外部特性曲線
4.電動勢與電勢差的比較
四、 閉合電路中的動態分析
1.程序法
2.串反并同
3.特殊值法與極限法
課堂小結

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