12.2全电路欧姆定律课件—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（28张PPT）

(共28张PPT)
第十二章
电能
能量守恒定律
12.2闭合电路欧姆定律
教学目标
1.
知道电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，知道电动势的定义式。
2.
经历闭合电路欧姆定律的理论推导过程，理解内外电路的能量转化，体验能量转化和守恒定律在电路中的具体应用。
3.
理解闭合电路的欧姆定律，通过探究电源两端电压与电流的关系，体会图像法在研究物理问题中作用。
4.
能据闭合电路欧姆定律解释路端电压与负载关系。了解电源短路可能会带来的危害，加强安全用电意识。
5.
知道欧姆表测量电阻的原理。
12.2闭合电路欧姆定律
【开启新探索】
对某一电阻为R的导体，当两端加电压为U时，通过该电阻的电流I满足欧姆定律
。该定律是对电路中某一部分元件而言的，也称部分电路欧姆定律。若对含电源、电阻、电键的闭合电路而言，电路中的电流I与电源、电阻又有怎样的关系？
12.2闭合电路欧姆定律
【质疑提升1】电动势
1.　实验：课本P83问题中，用同一个电源对一个小灯泡、四个小灯泡供电，小灯泡的亮度是否相同？这样的现象，与同学们的认知是否一致？为什么会有这样的现象，你有怎样的认识？
12.2闭合电路欧姆定律
S1
S2
S4
S3
2.　为解释以上实验现象，我们需要进一步学习相关电路的知识。如上图，说明什么是闭合电路？什么是外电路？什么是内电路？
12.2闭合电路欧姆定律
由导线电源和用电器连成的电路叫做
闭合电路
外电路
内电路
用电器和导线组成
电源内部是
3.　通过上一章《电源和电流》的学习我们知道，电源的外部，在电场力的作用下，电子从负极移动到正极。而电源的作用是将到达正极的电子“移送”回负极，思考：将电子从正极“移送”回负极，还是电场力的作用吗？若不是电场力作用，是什么力的作用？又实现了怎样的能量转化？
12.2闭合电路欧姆定律
(1)在闭合回路中，外电路的电流方向是怎样的？
(2)电荷的定向移动方向呢？
(3)电荷定向移动的原因是什么呢？
F静电力
(1)在电源内部电场方向是怎样的？
(3)
正电荷从电源的负极移送到正极静电力是阻力还是动力？静电力做正功还是负功？
(2)正电荷在电源内部受到的静电力方向如何？
12.2闭合电路欧姆定律
电源的内部
12.2闭合电路欧姆定律
F静电力
F非静电力
2.非静电力在移动正电荷的过程中是做正功还是负功？
1.正电荷是在什么力的作用下移动到电源的正极的呢？
3.电荷的电势能如何变化？
4.　通过常规的化学电池、发电机说明：“非静电力”究竟是什么力？
12.2闭合电路欧姆定律
从能量转化的角度来看电势能的增加就意味着其他能量的减少，电源是通过非静电力做功，把其他形式的能转化为电势能的装置。
发电机
太阳能电池
干电池、蓄电池
机械能
电能
电磁作用
化学能
电能
化学作用
太阳能
电能
光电作用
5.　通过非静电力做功，电源把其它形式的能转化为电能。以下不同的电源，将负电荷从正极移送到负极，非静电力做功的本领、电源将其它形式能转化为电能的本领相同吗？谁的本领强？
（1）
某种干电池，非静电力把1C负电荷在电源内从正极移送到负极时做1.5J的功；
（2）
某种纽扣电池，非静电力把1C负电荷在电源内从正极移送到负极时做3.0J的功；
（3）
某种蓄电池，非静电力把6C正电荷在电源内从负极移送到正极时做12.0J的功。
12.2闭合电路欧姆定律
6.　不同的电源，将其它形式的能转化为电能的能力不同，如何描述电源的这种特性？
12.2闭合电路欧姆定律
在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性叫作电动势。
大小：
数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源负极移送到正极所做的功
7.　电动势的意义、定义式、单位、决定因素又是怎样呢？
12.2闭合电路欧姆定律
物理意义:
单位:
特点:
伏特（V）
反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量
由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关,
也跟外电路无关。
比值定义法
定义式:
12.2闭合电路欧姆定律
W的物理意义
比值的意义
单
位
电场力做功
非静电力做功
电势差
电动势
电动势大小：数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源负极移送到正极所做的功
干电池：
非静电力把1C的正电荷从电源负极移送到正极所做的功为1.5J，请问这节干电池的电动势大小是多少啊？
修正常识
电源上标注的是电源电动势。
1.5V
电源电动势等于电源没有接入电路时两极的电压。
此电源把2C的正电荷从电源负极移送到正极，非静电力做功多少啊？
W=qE
12.2闭合电路欧姆定律
物理意义：
反映电源把其他形式的能转化为电势能本领大小的物理量
电动势越大，非静电力做功，把其它形式的能转化为电势能的本领就越强。
电源不接入电路，还有没有电动势？
有
能力依然存在
12.2闭合电路欧姆定律
【质疑提升2】闭合电路欧姆定律及其能量分析
12.2闭合电路欧姆定律
1.
对于闭合电路而言，外电路中从正极到负极，电势如何变化？内电路中，从负极到正极，电势又如何变化？（电源看作一个没有电阻的理想电源E和电阻r的串联）
答：外电路中从正极到负极，电势　　　　；
内电路中，从负极到正极电势　　　　，但在电源内阻上电势　　　　。
降低
升高
降低
12.2闭合电路欧姆定律
1.
如图所示，电路中电源的电动势为E、内电阻为r，该电源为一阻值为R的电阻供电。当闭合电键S时，电路中的电流I与电动势E、内电阻r、外电阻R有怎样的关系？如何寻找物理量间的关系？
（1）整个电路涉及哪些能量转化？
（2）这些能量有怎样的关系？
（3）你能从能量守恒的角度，找到电流I跟电源的电动势E、内阻r、外电路的电阻R之间的关系吗？
内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。
表达式：
适用条件：外电路是纯电阻的闭合电路
12.2闭合电路欧姆定律
3.
通过以上推导，阅读课本P86，理解闭合电路的欧姆定律。
对比欧姆定律
:
欧姆定律适用于不含电源的纯电阻元件。
=IR
是外电路的电势降落，通常称为路端电压
2.
U内=Ir
是内电路的电势降落，用U内表示
E=U外+U内
电源的电动势等于内外电路电势降落之和
4.
结合闭合电路的欧姆定律，我们可以把表达式变形为E＝I（R+r）＝IR+Ir。该表达式又有怎样的意义？
12.2闭合电路欧姆定律
5.理解关于闭合电路的几个概念：
（1）I指电路中通过电源的电流，电路的总电流，通常称为“　干路电流　”。
（2）UR＝IR指电源之外的电路两端电压，也是电源两端的电压，称“外电压”或
。
（3）Ur＝Ir指电源内电阻上的电压，称　　　　。
（4）外电路中的用电器叫做　　　　。
12.2闭合电路欧姆定律
路端电压
内电压
负载
【质疑提升3】路端电压与负载的关系
12.2闭合电路欧姆定律
1.结合闭合电路的欧姆定律推导：对给定的电源，E、r均为定值，当电路中负载的阻值R减小时，路端电压U的大小如何变化？并解释实验中小灯泡的亮度变化原因。
=IR
2.
结合闭合电路的欧姆定律推导：路端电压U与干路电流I、电源的电动势E与内电阻r之间的函数关系式，并画出U－I图。
12.2闭合电路欧姆定律
路端电压:
(1)
通过图像可以看出，随干路电流的增大，路端电压　　
　　　。
(2)
图像斜率的物理意义：　
。
(3)
图像与纵轴的截距的物理意义：　
　。
(4)图像与横轴的截距的物理意义：　
　。　
　　　　　　　　　　　　　　　　
　
　　
对于确定的电源来说，电动势E和内阻r是一定的,通过电流I的变化，来判断U的变化。
为什么多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗？
换个角度分析:
电路中电源电动势E和内阻r是一定的，根据“越并越小”，路端总电阻减少。
根据
电流增加。
再根据U=E－Ir
可知，路端电压减少，所以变暗。
为什么路端电压，不通过U=IR，来判断呢？
12.2闭合电路欧姆定律
【质疑提升4】闭合电路的欧姆定律应用：欧姆表的原理
1.欧姆表是测量电阻大小的一个装置，和电压表、电流表一样，也是通过“表头”改装而成的。但改装欧姆表时不再是简单的串联或并联电阻。为测量电阻时指针能够偏转，表内应有电源，如图所示，为一欧姆表内部电路原理图。
12.2闭合电路欧姆定律
设：电源的电动势为E、内电阻为r，电流表的满偏电流为Ig、内阻为Rg，可变电阻R1。
（1）
欧姆挡调零：当红、黑表笔直接接触时（此时没有接入任何电阻，相当于被测电阻为0）。通过调节可变电阻R1（也称调零电阻，可通过旋动
改变阻值），使电流表的指针指在最大电流Ig处。此时，接入的可变电阻R1应为多大？欧姆表的内阻R?为多大？
调零方程：
欧姆表的内阻：
（2）
测电阻：欧姆调零后，在红、黑表笔之间接入待测电阻Rx，电路中的电流将小于Ig并指在表盘中的某一位置，读出其电流数值为Ix。试分析：待测电阻Rx与电流Ix是否一一对应，如一一对应，两者间又有怎样的对应关系，试写出两者间的表达式？
12.2闭合电路欧姆定律
接入Rx测量方程：
由上式可知Rx取某一值时，总有一个I值与之对应，因此电流I的大小就可以表示Rx
的大小。
可得：
因此,只要将原来的电流刻度转换成对应的电阻刻度,指针就能够指示出被测电阻的阻值。
Rx与Ix之间是不是线性关系,所以刻度盘上电阻值的刻度不均匀.
（3）
如图所示，为电流表的表盘示意图，请结合（2）中求到的表达式，以R?为单位电阻，标出其它四个电流刻度对应的阻值应为多少倍的R?？
12.2闭合电路欧姆定律
（1）待测电阻的阻值为Rx=-RΩ,当两表笔直接接触时，达到满偏，Ix=Ig,Rx=0;
（2）当两表笔断开时Ix=0,Rx=∞;
（3）当Ix=,待测电阻Rx=RΩ。此时指针指在刻度盘的中央,指针所指电阻值叫中值电阻;
（4）当Ix=,待测电阻Rx=3RΩ;当Ix=,待测电阻Rx=RΩ。
也可体现Rx与Ix之间非线性关系,刻度盘上电阻值的刻度不均匀。
(1)零刻度在右边，左边为无限大。
(2)刻度不均匀,左边密、右边稀。
(3)
刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反。
学习小结