闭合电路的欧姆定律 【教材精讲精研】 人教版（2019）高中物理必修第三册 高效课堂课件

1第第2节闭合电路的欧姆定律节闭合电路的欧姆定律2一、电动势一、电动势复习回顾复习回顾：(1)如如图甲所示，水池甲所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在的水面有一定的高度差，若在A、B之之间用一用一细管管连起来，起来，则水在重力的作用下定向运水在重力的作用下定向运动，A、B之之间的高度差很快消失。在的高度差很快消失。在这个个过程中，程中，水管中只有一个短水管中只有一个短暂水流。怎水流。怎样才能保持才能保持A、B之之间稳定的高度差，在定的高度差，在A、B之之间形成持形成持续的水流呢？的水流呢？(2)如如图乙乙所所示示，电源源在在电路路中中的的作作用用相相当当于于抽抽水水机机的的作作用用，它它能能不不断断地地将将流流到到负极极的的正正电荷荷搬搬运运到到正正极极，从从而而保保持持正正、负极极间有有稳定定的的电势差差，维持持电路路中中有有持持续的的电流流。电源是通源是通过什么力做功什么力做功实现这个功能的？个功能的？甲甲 乙乙31.电源电源(1)定义：通过非静电力做功把定义：通过非静电力做功把_转化为转化为_的装置。的装置。(2)能能量量转转化化：在在电电源源内内部部，非非静静电电力力做做正正功功，其其他他形形式式的的能能转转化化为为_，在在电电源源外外部，部，_做正功，做正功，_转化为其他形式的能。转化为其他形式的能。其他形式的能其他形式的能电势能电势能电势能电势能静电力静电力电势能电势能42.电动势电动势非静电力做功非静电力做功正电荷正电荷伏特伏特非静电力非静电力外电路外电路5(5)常用电池的电动势常用电池的电动势1.5干电池干电池铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池锌汞电池锌汞电池_ V_ V3 V或或3.6 V1.2 V3.内阻内阻：电源内部：电源内部_的电阻。的电阻。4.容量容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：Ah或或mAh。2导体导体63、闭合电路闭合电路(1)闭合电路是指由电源和闭合电路是指由电源和_及导线组成的完整的电路。及导线组成的完整的电路。(2)内内电电路路：如如图图所所示示，_的的电电路路叫叫内内电电路路，_的的电电阻阻叫叫内内电电阻阻，内内电路两端电压叫内电压。电路两端电压叫内电压。(3)外外电电路路：_的的电电路路叫叫外外电电路路，外外电电路路的的电电阻阻称称为为外外电电阻阻。外外电电路路两两端端电电压（也就是电源两极间的电压）叫外电压，也叫路端电压。压（也就是电源两极间的电压）叫外电压，也叫路端电压。用电器用电器电源内部电源内部电源电源电源外部电源外部78二、二、闭合电路中的能量转化闭合电路中的能量转化如如图图所所示示，电电路路中中电电流流为为I，在在时时间间t内内，_等等于于内内、外外电电路路中中电电能能转转化化为为其他形式能的总和，即其他形式能的总和，即EIt_。非静电力做的功非静电力做的功I2RtI2rt91.闭合电路欧姆定律闭合电路欧姆定律纯电阻纯电阻正比正比反比反比外电路外电路10观察探究观察探究:如如图为闭合合电路的路的组成。成。(1)在外、内在外、内电路中，沿着路中，沿着电流方向，各点流方向，各点电势如何如何变化？化？(2)若若电源源电动势为E，电路路中中的的电流流为I，在在t时间内内非非静静电力力做做功功多多少少？内内、外外电路路中中产生的焦耳生的焦耳热分分别为多少？它多少？它们之之间有怎有怎样的关系？的关系？(3)闭合合电路的路的电流流I与与电动势E、外、外电阻阻R和内和内电阻阻r的关系怎的关系怎样？11答案答案(1)在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。在外电路中沿电流方向电势降低；在内电路中沿电流方向电势升高。(2)EItI2rtI2RtEItI2RtI2rt12总总结结归归纳纳：1.内内、外外电电路路中中的的电电势势变变化化：如如图图所所示示，外外电电路路中中电电流流由由电电源源正正极极流流向向负负极极，沿沿电电流流方方向向电电势势降降低低；内内电电路路中中电电流流由由电电源源负负极极流流向向正正极极，沿沿电电流流方方向向电电势升高。势升高。电源内部非静电力做正功，其他形式的能转化为电势能外电路静电力做正功，电势能转化为其他形式的能+_电源正极负极132.闭合电路欧姆定律的表达形式闭合电路欧姆定律的表达形式表达式表达式物理意义物理意义适用条件适用条件电流与电源电动势成正比，电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比与电路总电阻成反比纯电阻电路纯电阻电路EI(Rr)EU外外IrEU外外U内内电源电动势在数值上等于电电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和路中内、外电压之和式适用于纯电阻电路；式适用于纯电阻电路；、式普遍适用式普遍适用EItI2RtI2rtWW外外W内内电源提供的总能量等于内、电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形外电路中电能转化为其他形式的能的总和式的能的总和式适用于纯电阻电路；式适用于纯电阻电路；式普遍适用式普遍适用14思考判断思考判断(1)电源的源的电动势等于外等于外电路路电阻两端的阻两端的电压。()(2)对整整个个闭合合电路路来来说，内内、外外电阻阻串串联，它它们分分担担的的电压之之和和等等于于电源源电动势的大小。的大小。()(3)在在闭合合电路路中中，电源源的的电动势等等于于内内、外外电路路上上电压之之和和，所所以以电动势实质上就是上就是电压。()151.路端电压与电流的关系路端电压与电流的关系(1)公式：公式：U_。(2)说明：当电路断路时，说明：当电路断路时，I=0，U=E;当电路短路时，当电路短路时，I=E/r,U=0.(2)UI图图像像：如如图图所所示示，该该直直线线与与纵纵轴轴交交点点的的纵纵坐坐标标表表示示_，斜斜率率的的绝绝对对值值表表示示电源的电源的_。EIr电动势电动势内阻内阻三、路端电压与负载的关系三、路端电压与负载的关系162.路端电压随外电阻的变化规律路端电压随外电阻的变化规律I减小减小增大增大0E路端电压路端电压电动势电动势增大增大减小减小017思考判断思考判断(1)外外电阻阻变化可以引起内化可以引起内电压的的变化，从而引起内化，从而引起内电阻的阻的变化。化。()(2)外外电路的路的电阻越大，路端阻越大，路端电压就越大。就越大。()(3)路端路端电压增大增大时，电源的源的输出功率一定出功率一定变大。大。()(4)电源断路源断路时，电流流为零，所以路端零，所以路端电压也也为零。零。()(5)当当电源两端短路源两端短路时，路端，路端电压等于等于电源源电动势。()18例例1(多多选)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压电源的电动势实质上就是电源两极间的电压B.电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压电源的电动势在数值上等于断路时两极间的电压C.电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别D.电动势越大，电源两极间的电压一定越大电动势越大，电源两极间的电压一定越大19解解析析电电动动势势是是描描述述电电源源把把其其他他形形式式的的能能转转化化为为电电能能本本领领大大小小的的物物理理量量。而而电电压压是是电电场场中中两两点点间间的的电电势势差差，电电动动势势与与电电压压有有着着本本质质的的区区别别，所所以以选选项项A错错误误，C正正确确；当当电电源源开开路路时时，两两极极间间的的电电压压在在数数值值上上等等于于电电源源的的电电动动势势，但但在在闭闭合合电电路路中中，电电源源两两极极间间的的电电压压(路路端端电电压压)随随外外电电阻阻的的增增大大而而增增大大，随随外外电电阻阻的的减减小小而而减减小，当电源短路时，小，当电源短路时，R外外0，这时路端电压为零，所以选项，这时路端电压为零，所以选项B正确，正确，D错误。错误。答案答案BC20例例2 将将电电动动势势为为3 V的的电电源源接接入入电电路路中中，测测得得电电源源两两极极间间的的电电压压为为2.4 V，当当电电路路中中有有6 C的电荷流过时，求：的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电能；有多少其他形式的能转化为电能；(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；外电路中有多少电能转化为其他形式的能；(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能。内电路中有多少电能转化为其他形式的能。21解析解析(1)WEq36 J18 J，电源中共有，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能。其他形式的能转化为电能。(2)W1U1q2.46 J14.4 J，外电路中共有，外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能。的电能转化为其他形式的能。(3)W2WW13.6 J，内电路中有，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能。电能转化为其他形式的能。答案答案(1)18 J(2)14.4 J(3)3.6 J22针对训练针对训练1(多多选)铅蓄电池的电动势为铅蓄电池的电动势为2 V，这表示，这表示()A.电路中每通过电路中每通过1 C的电荷，电源把的电荷，电源把2 J的化学能转化为电势能的化学能转化为电势能B.没有接入电路时蓄电池两极间的电压为没有接入电路时蓄电池两极间的电压为2 VC.蓄电池在蓄电池在1 s内将内将2 J的化学能转化成电势能的化学能转化成电势能D.蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池蓄电池将化学能转化为电势能的本领比一节干电池(电动势为电动势为1.5 V)的大的大23答案答案ABD24针针对对训训练练2 一一台台发发电电机机用用0.5 A的的电电流流向向外外输输电电，在在1 min内内将将180 J的的机机械械能能转转化化为为电电能能，则发电机的电动势为则发电机的电动势为()A.6 V B.360 V C.120 V D.12 V25答案答案A26例例3 在在如如图图所所示示的的电电路路中中，R120.0，R210.0，当当开开关关S扳扳到到位位置置1时时，电电流流表表的的示示数数为为I10.20 A；当当开开关关S扳扳到到位位置置2时时，电电流流表表的的示示数数为为I20.30 A，求求电电源源的的电电动动势和内电阻。势和内电阻。27解解析析设设电电源源的的电电动动势势为为E，内内阻阻为为r，当当开开关关分分别别扳扳到到1、2两两个个位位置置时时，根根据据闭合电路欧姆定律列出方程闭合电路欧姆定律列出方程EI1R1I1rEI2R2I2r代入数据解之得代入数据解之得E6 V，r10。答案答案6 V10 28针针对对训训练练3 如如图图所所示示的的电电路路中中，当当S闭闭合合时时，电电压压表表和和电电流流表表(理理想想电电表表)的的读读数数分分别别为为1.6 V和和0.4 A，当当S断断开开时时，它它们们的的示示数数变变为为1.7 V和和0.3 A，则则电电源源的的电电动动势势和和内内阻阻各各为为多少？多少？29解析解析当当S闭合时，闭合时，R1和和R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得U1EI1r代入数据得代入数据得E1.60.4r当当S断开时，只有断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得接入电路，由闭合电路欧姆定律得U2EI2r代入数据得代入数据得E1.70.3r联立联立得得E2 V，r1。答案答案2 V1 30四、电源的各种功率与效率四、电源的各种功率与效率1、电源的总功率：2、电源的内耗功率（热功率）：3、电源的输出功率：特别：当外电路为纯电阻电路时：4、电源的效率：31例例4 电电源源电电动动势势为为E，内内阻阻为为r，向向可可变变电电阻阻R供供电电，关关于于路路端端电电压压，下下列列说说法法正正确确的的是是A.因为电源电动势不变，所以路端电压也不变因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B.因为因为UIR，所以当，所以当I增大时，路端电压也增大增大时，路端电压也增大C.因为因为UEIr，所以当，所以当I增大时，路端电压减小增大时，路端电压减小D.若外电路断开，则路端电压为零若外电路断开，则路端电压为零32解解析析路路端端电电压压UIREI