12.2闭合电路中的欧姆定律（二） 课件-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册(共21张PPT)

(共21张PPT)
闭合电路中的欧姆定律（二）
复习与回顾
1、什么是闭合回路
2、什么是电动势
3、什么是内阻
4、电动势与电压的区别
5、闭合电路的欧姆定律（纯电阻电路中）
闭合电路的组成:
(1)内电路
(2)外电路
外电路
内电路
内电阻有电压
内电路有电阻
外电路有电阻
外电阻有电压
思考1：上节课中闭合电路的欧姆定律是在外电路是纯电阻电路的情形下进行推导而出，若外电路为非纯电阻电路又是什么情况？
图：外电路为非纯电阻电路
四、路端电压与电流之间的关系
电源转化电能：
消耗电能：
由能量守恒可得：
能量关系：
约去t得功率关系：
约去I得：
一切电路都适用
1、表达式
根据E=U+Ir ，此时U为路端电压，Ir为内电路电压，则有
U=E-Ir
为何会出现越并越暗的情况？
解释：当多个灯泡并联时，外电阻R减小，由 可知，总电流I增大，由 知，路端电压U减小，灯泡两端电压减小，所以变暗。
四、路端电压与电流之间的关系
四、路端电压与电流之间的关系
2、理解表达式
U=E-Ir
(1)若电路是断路：
则电路中此时电流为0， 当 I=0时，U=E
即：断路时所测得的路端电压大小等于电源电动势大小。
V
思考：在闭合电路时，仍然用电压表直接测量电源两端，测量值等于电源电动势吗？
不等于电源电动势，测量值等于路端电压U。
四、路端电压与电流之间的关系
2、理解表达式
U=E-Ir
(2)若电路是短路：则外电路中此时相当于没有用电器
思考：此时电路中的电流是无穷大吗？
不是，因为电源内部存在内阻r，此时电流为短路电流
不允许用导线将电源两极直接连接
3、路端电压U 随电流I 变化的图像
根据U=E-Ir 可知，若寻找U-I之间的关系，可将其表示为U=-rI+E
此时U与I的关系，类比于数学中的一次函数
即所作U-I 图为一条倾斜的直线
四、路端电压与电流之间的关系
U
I
O
U
I
图像的物理意义：
（1）在纵轴上的截距：表示电源的电动势 E
（2）在横轴上的截距：表示电源的短路电流
（3）图像斜率的绝对值：表示电源的内阻。
断路
短路
针对训练
1．一块太阳能电池，测得它的开路电压为800 mV，短路电流为40 mA，若将该电池与一阻值为20 Ω的电阻器构成一闭合电路，则它的路端电压是(　　)
A．0.10 V　　　B．0.20 V
C．0.30 V D．0.40 V
外电路开路，电源两端的电压等于电动势大小


路端电压就是外电阻两端的电压U＝IR＝400 mV＝0.40 V
2、将电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有6C的电荷流过时，求：
(1)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.
答案：(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J；(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J
针对训练
3、（多选）如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是 ( )
电源的电动势为6.0V
电源的内阻为12Ω
电源的短路电流为0.5A
电流为0.3A时的外电阻是18Ω
【解析】。U-I图像的纵截距即电源电动势，所以A正确。而内阻为 。短路电流 。当电流为0.3A时，根据 ，R=18Ω。
AD
针对训练
【典例】一电源与电阻R组成串联电路，电源的路端电压U随电流的变化图线及外电阻的U－I图线分别如右图所示，求：
(1)电源的电动势和内阻；
(2)电源的路端电压；
(3)R的消耗功率．
例题精析
纵坐标为电源的电动势
横坐标为短路电流
图线斜率的绝对值为内电阻
图线交点坐标即为工作电流和电压
（1）E=4V；r=1Ω
（2）U=3V
（3）P=3w
而从另一个角度而言：
在外电路中，正电荷在静电力的作用下从电势高的地方往电势低的地方定向移动-----沿电流方向电势降低；
在内电路中，内阻消耗电势能-----沿电流方向电势也会降低。
若用U外表示外电路总的电势降落；用U内表示内电路总的电势降落；则闭合电路的欧姆定律也可以写为：
也就是说：电源的电动势表示内、外电路的电势降低值之和。
反映了闭合电路的电势变化关系
适用范围：外电路可以是电阻，也可以是含有电动机等用电器
五、闭合电路中电动势的变化
思考2：闭合电路的外电路和内电路的电势具体是如何变化的？
1、外电路电势的变化
1
2
3
4
5
6
外电路中沿电流方向电势降低
五、闭合电路中电动势的变化
2、内电路电势的变化
B
A
B
A
内阻上电势降低
电势突升
电势突升
A
B
C
D
电源内电路中，沿电流方向电势升中有降。升高E，并降低Ir
B
D
A
C
五、闭合电路中电动势的变化
R
r
E
U外
U内
φ高
φ低
E
E= U外+ U内
闭合电路电势变化可见
五、闭合电路中电动势的变化
表达式 物理意义 适用条件
W＝W外＋W内 ⑤
EIt＝I2Rt＋I2rt ④
E＝I(R＋r) ①
E＝U外＋Ir ②
E＝U外＋U内 ③
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。
纯电阻电路
电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和
①式适用于纯电阻电路；
②③式普遍适用
电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和
④式适用于纯电阻电路，⑤式普遍适用
闭合电路欧姆定律
思考3：了解到路端电压与电流之间的关系之后，我们发现路端电压与负载之间的关系又如何呢？
U=E-Ir
五、路端电压与负载之间的关系
由路端电压与电流之间的关系U=E-Ir推导可见：
即：对某一给定的闭合电路来说，电流、路端电压、内电压随外电阻的改变而改变
纯电阻电路
R变化情况 R↑ R→∞ R↓ R→0
Ｕ内＝Ｉr
Ｕ外＝Ｅ－Ｕ内
I↓
I→0
I↑
I→∞
Ｕ内↓
Ｕ 外↑
Ｕ内→0
Ｕ 外→E
Ｕ内↑
Ｕ 外↓
Ｕ外→0
Ｕ 内→E