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第十二章：第2節(jié)
閉合電路歐姆定律
兩個(gè)電路中小燈泡的規(guī)格都相同，電池也相同。多個(gè)并聯(lián)的小燈泡的亮度明顯比單獨(dú)一個(gè)小燈泡暗。如何解釋這一現(xiàn)象呢？
新課引入
由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路叫作閉合電路。
閉合電路
2.外電路:電源外部的電路
導(dǎo)線、電源、用電器
1.閉合電路的結(jié)構(gòu)：
3.內(nèi)電路:電源內(nèi)部的電路
1.電源外部，負(fù)電荷將怎樣移動(dòng)？
2.電源內(nèi)部，負(fù)電荷將怎樣移動(dòng)？
3.電源內(nèi)部的負(fù)電荷受到電場(chǎng)力方向？
電場(chǎng)力做正功還是負(fù)功？
4.什么力來克服電場(chǎng)力做功？
從負(fù)極到正極
從正極到負(fù)極
從正極指向負(fù)極
負(fù)功
非靜電力
+
+
+
+
電源
_
_
_
_
-
正極
負(fù)極
-
-
-
-
-
-
電源的工作原理
手搖發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。
在化學(xué)電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。
化學(xué)電池
手搖發(fā)電機(jī)
電源內(nèi)部的非靜電力是由什么提供的？
想一想：哪款電池非靜電力做功的本領(lǐng)最強(qiáng)？
堿性干電池——將1C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，其非靜電力做功1.5J。
鋅汞電池——將1C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，其非靜電力做功1.2J。
鉛蓄電池——將0.6C的正電荷由電源負(fù)極搬運(yùn)到正極，非靜電力做功1.2J。
一、電動(dòng)勢(shì)
W：非靜電力做的功
q ：被移送的電荷量
1. 物理意義：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”。
電壓U 電動(dòng)勢(shì)E
物理意義 電場(chǎng)力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng) 非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)
定義式 U＝，W為電場(chǎng)力做的功 E＝，W為非靜電力做的功
單位 伏特(V) 伏特(V)
聯(lián)系 電動(dòng)勢(shì)等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓值 9V
3V
1.5V
1.5V
1.5V
2.8V
12V
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關(guān)。
1.一臺(tái)發(fā)電機(jī)用0.5 A 的電流向外輸電，在1 min 內(nèi)將180 J 的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為( )
A. 6 V B. 360 V C. 120 V D. 12 V
課堂練習(xí)：
A
解析：
1 min 內(nèi)流出的電荷量為 q ，由 q＝It 得 q＝30 C ，根據(jù) 得 E＝6 V ，所以A 正確。
二、閉合電路的組成
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)沒有電阻的理想電源與電阻的串聯(lián)。
1.部分電路的歐姆定律
r
E
R
S
I
I
R
U
在內(nèi)電路中，電流方向?yàn)樨?fù)極流向正極，沿電流方向電勢(shì)也會(huì)降低。
在外電路中，電流方向由正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)逐漸降低。
在閉合電路中，電流I跟電源電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻 r 及外電路電阻R之間有什么關(guān)系呢？
B
A
C
D
I
I
已知：電源電動(dòng)勢(shì)為E，內(nèi)阻為r，外電路的用電器都是純電阻且阻值為R，閉合電路的干路電流為I。
問題 1：經(jīng)時(shí)間 t，電源通過非靜電力做功將多少其他形式能轉(zhuǎn)化為電能？
Q外 ＝ I2Rt
W＝Eq ＝EIt
Q內(nèi) ＝ I2rt
問題 2：經(jīng)時(shí)間 t，電流通過外電阻R做功時(shí)將多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？
問題 3：經(jīng)時(shí)間 t，電流通過內(nèi)電阻r做功時(shí)又將多少電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？
問題 4：以上各能量之間有什么關(guān)系？
閉合電路歐姆定律
根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功應(yīng)該等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和。
r
E
R
s
I
W=Q外+Q內(nèi)
IEt=I2Rt+I2rt
E=IR+Ir
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，這個(gè)結(jié)論叫作閉合電路歐姆定律。
適用范圍：外電路為純電阻的電路
閉合電路中的電勢(shì)
E=IR+Ir
A
B
C
D
R
E , r
U外=IR是外電路上總的電勢(shì)降落,也叫外電壓或路端電壓；
U內(nèi)=Ir是內(nèi)電路上總的電勢(shì)降落，也叫內(nèi)電壓；
E=U外+U內(nèi)
電源電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)外電路電勢(shì)降落之和。
內(nèi)電壓
外電壓
閉合電路歐姆定律的幾種表示形式
2：在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，內(nèi)阻為0.12Ω，外電路的電阻為1.38Ω,求電路中的電流和路端電壓.
解：由閉合電路歐姆定律，電路中的電流為
路端電壓
R
S
E
r
4.在如圖所示的電路中，R1＝20 Ω ，R2＝10 Ω ，當(dāng)開關(guān)S扳到位置1時(shí)，電流表的示數(shù)為 I1＝0.20 A ；當(dāng)開關(guān)S扳到位置2時(shí)，電流表的示數(shù)為I2＝0.30 A ，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
根據(jù)閉合電路歐姆定律列出方程：
E＝I1R1＋I(xiàn)1r ···①
E＝I2R2＋I(xiàn)2r ··· ②
代入數(shù)據(jù)，解得 E＝6 V ，r＝10 Ω
3. 請(qǐng)根據(jù)閉合電路的歐姆定律 U外 = E - I r
解釋小燈泡并聯(lián)的越多，小燈泡越暗的原因
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）越大還是越小？
3.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1.6 V 和0.4 A ，當(dāng)S斷開時(shí)，它們的示數(shù)變?yōu)?.7 V 和0.3 A ，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： E＝U1 ＋ I1r
代入數(shù)據(jù)得：E＝1.6＋0.4r　 ··· ①
當(dāng)S斷開時(shí)，只有R1接入電路，
由閉合電路歐姆定律得： E＝U2 ＋ I2r
代入數(shù)據(jù)得：E＝1.7＋0.3r　 ··· ②
聯(lián)立①②得：E＝2 V ，r＝1 Ω

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