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第四章 閉合電路
第二節 閉合電路的歐姆定律
問題：
如圖所示，選用的小燈泡的規格都相同，兩個電路中的電池也相同。
可是，多個并聯的小燈泡的亮度明顯比單獨一個小燈泡暗。
如何解釋這一現象呢？
1.了解電源在電路中的作用，理解電動勢和內阻的概念；
2.理解路端電壓與負載的關系;
3.能解釋和計算有關閉合電路的問題。
一、閉合電路
閉合電路的結構：
（1）外電路： 電源外部的電路
由用電器、開關和導線構成。
（2）內電路： 電源內部的電路。
內電阻： 電源內部的電阻。
內電路中的電阻叫內電阻，簡稱內阻。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。
內電路
外電路
r
E
R
S
【觀察與思考】
1.實驗設計：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)，并將測量數據填入表中。
0.92
0.75
0
【觀察與思考】
2.數據分析：
(1)這三組數據反映了原電池的什么特性？
反映了原電池轉化能量的本領。
(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？
果汁電池將化學能轉化成電能的本領更強。
(3)為什么食用油電池兩極間的電壓為0？
食用油電池無法將化學能轉化成電能。
0
0.92
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定的電流？
因為電源能把負極的正電荷經過電源內部不 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
負極
+
+
+
+
-
-
-
-
思考1
E
r
S
外電路
內電路
電源內部分析
+
+
+
+
+
+
+ + + + + + + +
-
-
-
-
+
+
+
+
+
+
結合電源示意圖，探究如下問題：
3.電源內部，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.電源內部，正電荷是怎樣移動的？如果沒有這種移動，將會是什么結果？
正電荷從負極流向正極；不會有持續電流。
2.電源內部有電場嗎？若有，方向如何？
有；從正極指向負極
正極
負極
電源
+
+
+
+
+
+
+
+
+
外電路
內電路
F電
F非
5.從做功與能量轉化的角度，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象類比？
4.正電荷在電源內部移動的過程中，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化為電能；與滑梯—升降機模型類似。
手搖發電機中，非靜電力是電磁作用，它將機械能轉化為電勢能
化學電池中，非靜電力是化學作用，它將化學能轉化為電勢能
非靜電力是個統稱，從能量轉化角度看，電源是通過非靜電力做功將其他形式的能量轉化為電勢能的裝置。
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的強弱？
二、電源的工作原理
堿性干電池----將1C的正電荷由負極搬運到正極，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極搬運到正極所做的功跟被搬運的電荷量的比值。
數值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內從負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） 1 V=1 J/C
4.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。
三、電動勢
電動勢反映電源把其他形式的能轉化為電勢能本領的大小
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 電動勢與電壓的區別與聯系
非靜電力做功，其他形式的能轉化為電能的本領，
表征電源的性質
電場力做功，電能轉化為其他形式的能的本領，
表征電場的性質
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、外電壓：
①變阻器阻值調到最大，只閉合S1 ，測得＿＿＿；
②閉合S1、S1 、S2 ，減小變阻器的阻值，讀數填表，
可得＿＿＿＿＿，而＿＿＿，＿＿＿，則＿＿＿＿。
【研究閉合電路的歐姆定律】
U外=U1+U2+U3
U ＝E
E=U外+U內
U外=IR
U內=Ir
E=IR+Ir
四、閉合電路的歐姆定律
2.理論推導：根據能量守恒定律
在外電路中，電流做功產生的熱量是Q外= ＿＿；
在內電路中，也有一部分電能轉化為內能，產生
的熱量是Q內= ＿＿；
電流通過電源時，非靜電力做功是W=＿＿＿＿，由能量守恒定律，有＿＿＿＿＿＿，即＿＿＿＿。
E r
R
K
內電路
外電路
I2Rt
I2rt
Eq=EIt
EIt= I2Rt+ I2rt
E= IR+ Ir
四、閉合電路的歐姆定律
3.內容： 閉合電路中的電流跟電源的電動勢成____，跟內、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　
U　
任何
E r
R
K
內電路
外電路
四、閉合電路的歐姆定律
【例題1】人造地球衛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。現把太陽能電池置于如圖所示的電路中，當斷開開關時，電壓表的示數 U1=800 mV。已知電阻的阻值為20 Ω，當閉合開關時，電壓表的示數 U2=400 mV。求該太陽能電池的內阻r。
解：斷開開關時，電壓表示數是電源電動勢
E＝U1＝800 mV
閉合開關，電路中的電流為
由閉合電路的歐姆定律，有
則太陽能電池內阻是
將r值代入方程E = I1R1 + I1r中，得
【例題2】 如圖，R1=14Ω，R2=9Ω。當開關處于位置1時，電流表讀數I1=0.2A；當開關處于位置2時，電流表讀數I2=0.3A。求電源的電動勢E和內電阻r。
1
A
R1
R2
2
E
r
解：根據閉合電路歐姆定律，得
E = I1R1 + I1r
E = I2R2 + I2r
消去E，解出r，得
r
=
I1R1－I2R2
I2－I1
代入數值得，r =1Ω
E = 3V
【觀察與思考】
1.實驗現象：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、路端電壓與負載的關系
電流I 路端電壓U 內電壓U內
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=0
U=E
U內= 0
R=0 短路
I=E/r
U=0
U內= E
公式
路端電壓隨著外電阻的增大而增大。
五、路端電壓與負載的關系
3.U-I圖像分析
五、路端電壓與負載的關系
圖像的函數表達式
在橫軸上的截距
表示電源的短路電流
圖像斜率的絕對值
表示電源的內阻。內阻越大，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
E
U/V
I/A
I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
D．在電源內從負極到正極電勢升高
D
2.在如圖所示的電路中，電源的內阻r=1.0Ω，電阻R=9.0Ω，不計電流表的內阻。閉合開關S后，電流表的示數I=0.20A．電源的電動勢E為（　）
A．2.0V
B．3.0V
C．4.0V
D．5.0V
A
E r
S
R
A
3、在閉合電路中，路端電壓U與電流I的關系為U=E Ir，以U為縱坐標，I為橫坐標，作出U I關系圖象如圖所示，A. B. C是圖象上的三點，則外電路斷開的狀態對應圖中的___點。若電源的
電動勢E=1.5V，內阻r=0.5Ω，則外電路斷開時，
路端電壓為U=___V；外電路短路時，短路電流
I=___A。
A
1.5
3
閉合電路的歐姆定律：

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