河北师大附中高二物理精品课件选修3-1第二章第七节 闭合电路欧姆定律

(共35张PPT)
河北师大附中　　 李喜昌
Unit2　恒定电流
电动势E的物理意义及定义式？
太阳电池
干电池
铅蓄电池
锂电池
锌汞电池
创设情境
×
V
1.怎样测量电池的电动势？
2. 把小灯泡接入电路，电压表读数小于1.5V，为什么不是1.5V呢？是谁“偷走了”电压吗？
创设情境
V
1、最简单的闭合电路是由那几部分组成的？
学生阅读课本P601-3段
2分钟
自主学习
2、在外电路中沿电流的方向，电势如何变化？为什么？在内电路中，沿电流的方向，电势如何变化？为什么？
温馨提示：电源内阻上有没有电势的变化？
1.闭合电路的组成
外电路
内电路
内电路
S
R
+
—
R
S
+
—
r
E
问题归纳
2.电路中电势降落关系
U内
U外
E
结论：E = U外+ U内
E
r
R
S
+
+
电流
+
电动势
问题归纳
思考：电动势是如何产生的？电源内部电势是如何升高的？
a
b
a
b
c
d
b
d
a
c
3.电路中电势降落关系
问题归纳
学生阅读P60—P61内容
（3分钟）
自主学习
1.外电路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？
静电力做正功，电势能转化为内能。
2.内电路静电力对电荷做什么功？能量如何转化？
静电力做正功，电势能转化为内能。
3.在电池内部的两个反应层内非静电力对电荷做什么功？能量如何转化？
非静电力做正功，把化学能转化为电势能。
Q外=I2Rt
Q内=I2rt
W=Eq=EIt
4.根据能量守恒定律能得出什么结论？
∴E=IR+Ir
W= Q外+Q内
E = U外+ U内
2、理论和实验依据：
3、三种表述：
1、研究内容：闭合电路中的电流跟哪些因素有关系。
4、适用条件：①②适用于纯电阻电路，③适用于任意电路。
（1）实验依据：欧姆最早通过实验证明。
（1）文字表述。闭合电路中的电流I 跟电源的电动势E成正比,跟内外电路的电阻之和R+r成反比．
（2）公式表述。
① 或
问题归纳：怎样学好闭合电路欧姆定律？
（2）理论推导：根据能量守恒定律推导得出。
②
③
E=IR+Ir
例1：在如图所示的电路中，电源的电动势为 1.5V，内阻为0.12Ω，外电路的电阻为1.38Ω， 求电路中的电流和路端电压.
解：由闭合电路欧姆定律，电路中的电流为
路端电压
R
S
E
r
反馈练习
一、实验研究
1.目的：
2.器材：
3.线路图：
路端电压跟外电阻的关系
电源、电键、 导线、伏特表、滑动变阻器、电流表、电阻
A
V
探究路端电压跟外电阻的关系
4.结论：
当外电阻增大时，电流 ， 路端电压 。
当外电阻减小时，电流 ， 路端电压 。
减小
增大
增大
减小
路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
I
R
r
U内
U外
E
R
I
U内
U外
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
R
I
U内
U外
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
探究路端电压跟外电阻的关系
二、理论推导
1.理论根据：
（1）闭合电路欧姆定律
（2）部分电路欧姆定律
3.结论：路端电压随着外电阻的增大（减小）而增大（减小）。
2.逻辑推理：
4.两种特例：
探究路端电压跟外电阻的关系
二、理论推导
R=0
I=E/r
U内=E
U外=0
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
（1）短路
（2）断路
R=∞
I=0
U内=0
U外=E
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
5.结论：当外电路短路时，电路中的电流I=E/r，內电压等于电动势；当外电路短路时，路端电压等于电动势。
物理来自生活
为什么晚上7、8点钟的时候家里面的灯看起来很昏暗，而夜深人静时又变亮了呢？
s1
s2
L1
L2
L3
R
I
U内
U外
E. r 一定
I =
E
R+r
U内= Ir
E=U外+U内
例题: 如图所示, R1=14Ω、R2=9Ω,当开关S 切换到位置1时,电流表的示数为I1=0.2A ;当开关S切换到位置2时,电流表的示数为I2=0.3A. 求:电源的电动势 E 和内阻 r.
A
R1
R2
1
2
I1R1－I2R2
解：根据闭合电路欧姆定律得：
E = I1R1 + I1r
E = I2R2 + I2r
消去E，解出r，得
r
=
I2－I1
⑴
⑵
代入数值得，r=1Ω
将r值代入方程⑴中，得
E = 3V
小试牛刀
a
b
c
d
二、电路中电势降落关系
课堂小结：
内电路
一、认识闭合电路
a
b
外电路
三、闭合电路中能量的转化
1.在电池内部的两个反应层内非静电力克服静电力做功，把化学能转化为电势能；
2.在外电阻和内电阻上静电力做功，把电势能转化为内能；
Q外=I2Rt
Q内=I2rt
W=Eq=EIt
W= Q外+Q内
3.根据能量守恒定律得
③
E=IR+Ir
②
①
四、闭合电路欧姆定律
明确三种表述和适用条件。
1.P63 问题与练习1-5题。
2.练习册P78 - P80A组试题
布置作业
A组能力训练题1
1.在闭合电路中，下列叙述正确的是 ( )
A.闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比
B.当外电路断开时，路端电压等于零
C.当外电路短路时，电路中的电流趋近于∞
D.当外电阻增大时，路端电压也增大
AD
A组能力训练题2
如图为伏打电池示意图, 由于化学反应,在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b.
（1）（多选题）沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是（ ）
A. R B. b C. r D. a
（2）在如图所示回路的各区域内，
电势升高的总和等于电源的___________。
（2009年上海卷16）
电动势
BD
依据电动势定义可知电势升高的总和等于电源的电动势。
解：题意“在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b” ，则该区域即为非静电力作用的范围，故BD正确；
b
r
a
B
R
铜
锌
A
A组能力训练题3
3.关于电源电动势的说法，正确的是 ( )
A.在某电路中每通过2C的电荷量，电池提供的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5V
B.电源的路端电压增大时，其电源电动势一定也增大
C.无论内电压和外电压如何变化，其电源电动势一定不变
D.电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
C
A组能力训练题4
4.单位电荷绕闭合电路一周，如外电路是纯电阻电路，外电路中产生的热量仅决定于（ ）
A.电流的大小，且与电流的平方成正比
B.电源电动势的大小，且与电动势的大小成正比
C.路端电压的大小，且与路端电压的大小成正比
D.各部分电阻值的大小，且与电阻值成反比
C
A组能力训练题5
5.在灯泡旁并联一只大功率的电炉，发现电灯变暗，这是因为（ ）
A.电炉从电灯上分出了一部分电流
B.输电线上电压增大，电灯上电压下降
C.电炉的额定电压大于电灯的额定电压
D.原来电灯上的电压有一部分分给了电炉
B
A组能力训练题6
6.一电源(电动势为E，内阻为r)，当它和一标有“6V,3W”的小灯泡构成闭合回路时, 小灯泡恰好正常发光.如果该电源与一标有“6V，6W”的小灯泡构成一闭合回路，该灯泡 （ ）
A.正常发光
B.比正常发光暗
C.比正常发光亮
D.因不知电源内阻的大小，故无法确定
B
A组能力训练题7
（2005年北京春季理综18）
7．一电池外电路断开时的路端电压为3V，接上8Ω的负载电阻后路端电压降为2.4V，则可以判定电池的电动势E和内电阻r为（ ）
A．E=2.4V，r=1Ω
B．E=3V， r=2Ω
C．E=2.4V, r=2Ω　　　　　　
D．E=3V, r=1Ω
B
即2.4+0.3 r =3 得r=2Ω
解：
外电路断开时的路端电压为3V，则E=3V
接上8Ω的负载电阻后
A组能力训练题8
8. 如图所示的电路中，电阻R1=6Ω，R2=3Ω，S断开时，电流表示数为0.9A，S闭合时，电流表示数为0.8A，则电源电动势为E=______V，内阻r=______Ω。
5.76
S断开时，
S闭合时，电流表示数为0.8A，通过R2的电流为1.6A,总电流为2.4A，
E=5.76V，r=0.4Ω
解：
0.4
解得
E r
R1
R2
S
A
9.如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U-I图象，则下列说法中正确的是（ ）
A.电动势E1=E2，短路电流I1>I2
B.电动势E1=E2.内阻r1>r2
C电动势E1>E2，内阻r1D.当两电源的工作电流变量相同时，电源2的路端电压变化较大
A组能力训练题9
O
U
I
1
2
AD
A组能力训练题10
（2004年全国理综卷Ⅳ23）
10.电动势为E=12V的电源与一电压表和一电流表串联成闭合回路。如果将一电阻与电压表并联，则电压表的读数减小为原来的1/3，电流表的读数增大为原来的3倍。求电压表原来的读数。
解：设电压表和电流表的原来读数分别为U和I, 电源和电流表的内阻分别为r1和r2.由欧姆定律得
解①②两式并代入E的数值得
U=9V ③
①
②
E
A
V
I
U
E
A
V
3I
U/3
A组能力训练题11
11．如图所示，变阻器R2的最大电阻是10 Ω，R3=5 Ω，电源的内电阻r=1 Ω，当开关S闭合，变阻器的滑片在中点位置时，
电源的总功率为16 W，电源
的输出功率为12 W.此时电灯
R1正常发光，求：
(1)电灯阻值R1是多少 (设R1阻值恒定不变)
(2)当开关S断开时，要使电灯正常工作，应使变阻器的电阻改变多少
R3
R1
E r
S
R2
Pr= P总 – P出，
解：
I2r=4，I=2A，
E= P总/ I =8V
U路＝P出/ I =6V
I3＝U路/ R3=6/5=1.2（A）,
I1 (R1+ R2/2)= U路,
R1+r+ R'2=E/ I1=8/0.8=10（Ω）
所以应使变阻器的电阻增大1.5 Ω
R'2=6.5（Ω），
(2) S断开时：
R3
R1
E r
S
R2
I1＝0.8（A）
R1＝2.5（Ω）
A组能力训练题12
12.按如图所示的电路连接各元件后，闭合开关S，L1、L2两灯泡都能发光。在保证灯泡安全的前提下，当滑动变阻器的滑动头向左移动时，下列判断正确的是 （ ）
A．L1变暗
B．L1变亮
C．L2变暗
D．L2变亮
当滑动变阻器的滑动头向左移动时，并联部分分压减小，L2分压增大，则AD正确．
AD
R
L1
L2
S
E
解：
A组能力训练题13
13.在右图的闭合电路中，当滑片P向右移动时，两电表读数的变化是 （ ）
A. A变大， V变大
B. A变小， V变大
C. A变大， V变小
D. A变小， V变小
A
R
S
E
R0
P
V
电阻变大，电流变小，电压变大。
B
【解析】
（2010年上海卷5）
A组能力训练题14
（2005年江苏理综卷25）
14.如图所示的电路中，电源的电动势和内阻分别为E和r，当闭合开关S，向左移动滑动变阻器的滑片时，下列说法正确的是（ 　 ）
A.电流表的示数变大，电压表的示数变大
B.电流表的示数变大，电压表的示数变小
C.电流表的示数变小，电压表的示数变小
D.电流表的示数变小，电压表的示数变大
V
A
E r
S
D
向左移动滑动变阻器的滑片时，
解：
R↑，总电阻R总↑，总电流I总↓ ，
U=E- I总r↑
电流表的示数变小,电压表的示数变大
15、如图电路，闭合开关S后，a、b、c三盏灯均能发光，电源电动势E恒定且内阻r不可忽略。现将变阻器R的滑片稍向上滑动一些，三盏灯的亮度变化情况是（ ）
A、a灯变亮，b、c灯变暗
B、a、c灯变亮，b灯变暗
C、a、c灯变暗，b灯变亮
D、a、b灯变暗，c灯变亮
A组能力训练题15
B
c
b
a
R
并联电路两端电压U并=U-I总Ra减小↓，b灯变暗;
解：变阻器R的滑片稍向上滑动一些，R的阻值↓，
并联电阻↓，总电阻↓，总电流I总↑, a灯变亮;
路端电压U=E -I总r↓，
Ic=I总-U并/Rb↑，c灯变亮。
c
b
a
R