物理人教版2019必修第三册12.2 闭合电路的欧姆定律 （共32张ppt）

(共32张PPT)
12.2 闭合电路的欧姆定律
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A
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B
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学习电源时，我们知道它能把自由电子从正极搬到负极。
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电源
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由图示可见，在电源“搬运”电荷，生成电能过程中，要克服电场力，因此，电源需要将其它形式能量转化为电能。
新课导入
电动势
物理意义：表征电源把其他形式的能量转化为电能的本领。用E表示。
定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。
定义式： 。
单位：伏特，符号：V。
决定因素：由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关。
新知探究
电动势
新知探究
不同电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的。电动势在数值上等于非静电力将1C正电荷在电源内从负极搬运到正极所做的功，也就是1C的正电荷所增加的电势能。
公式 是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的。例如，蓄电池的电动势为2V，表明蓄电池将2J的化学能转化为电能过程中，可移送1C的电荷。
电动势与电压
新知探究
物理量 电动势E 电压U
物理意义 非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质 表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质
定义式 ，W为非静电力做的功 ，W为电场力做的功
联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电压
1.电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此(　　)
A．电动势是一种非静电力
B．电动势越大，表明电源储存的电能越多
C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压
C
课堂练习
【答案】C
【解析】电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D错误。
课堂练习
闭合电路
新知探究
闭合电路是指由电源、用电器及导线组成的完整的电路。
如图所示：
电源内部的电路叫内电路，电源的电阻叫内电阻。
电源外部的电路叫外电路，外电路的电阻称为外电阻。
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： 。E＝U外＋U内
如图，电路中电流为I，则在时间t内，非静电力做的功，等于内、外电路中电能的总和，即EIt=I2Rt+I2rt。
闭合电路的欧姆定律
新知探究
闭合电路欧姆定律的表达形式
表达式 物理意义 适用条件
电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路
E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 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；
②、③式普遍适用
EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 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
新知探究
路端电压与电流的关系：U=E-Ir
当外电路断路时：I=0，E=U
当外电路短路时： ，U=0
新知探究
闭合电路的欧姆定律
闭合电路问题的求解方法
(1)分析电路，认清各元件的串、并联关系，必要时画等效电路图，特别注意电压表和电流表对应的电路。
(2)求总电流I：若已知内、外电路上所有电阻的阻值和电源电动势，可用闭合电路欧姆定律直接求出；若内、外电路上有多个未知电阻，可利用某一部分电路的已知电阻和电压求总电流I；当以上方法都行不通时，可以联立方程求出I。
新知探究
闭合电路问题的求解方法
(3)根据串、并联电路的特点或部分电路欧姆定律求各部分电路的电压和电流。
(4)注意适用条件：外电路含有非纯电阻元件时(如电动机、电解槽等)，不能直接用欧姆定律解决电流问题，可以根据串、并联电路特点或能量守恒定律列式计算。
新知探究
2.（公式、基础计算）如图所示，已知R1=R2=R3=1Ω，当开关S闭合后，电压表的读数为1V；当开关S断开后，电压表的读数为0.8V，则电池的电动势等于（　　）
A．1V B．1.2V C．2V D．4V
C
课堂练习
【答案】C
【详解】当开关S闭合时，电阻R3与R2并联后与R1串联，外电路总电阻为： ，电路中干路电流为： ，根据闭合电路欧姆定律得： 。当K断开时，R1与R3串联，电路中干路电流为： ，根据闭合电路欧姆定律得： 。联立解得：E=2V、r=0.5 。故C项正确，ABD三项错误。
课堂练习
闭合电路的电源及电阻的U－I图像
直线①、②分别为电源和电阻的U-I图像
如图所示，直线①与纵轴交点的纵坐标表示电动势，斜率的绝对值表示电源的内阻。（U=E-Ir）
①
②
新知探究
闭合电路的电源及电阻的U－I图像
交点坐标：(IP，UP)表示电源E与电阻R串联时的工作电流和电阻R两端的电压(即电源的路端电压)。
虚线框和坐标轴所围“面积”表示电源的输出功率P出＝UPIP。
电源的效率 。
新知探究
①
②
3．（U-I图像）在如图所示的U-I图像中，直线1为某一电源的路端电压与电流的关系图像，直线2为某一电阻R的伏安特性曲线。用该电源与电阻R组成闭合电路。由图像判断错误的是（　　）
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω
B．电阻R的阻值为1Ω
C．电源的效率为80%
D．电源的输出功率为4 W
C
课堂练习
【答案】C
【详解】根据闭合电路欧姆定律得：U=E-Ir；当I=0时，U=E，由读出电源的电动势E=3V，内阻等于图线的斜率大小，则： ；A正确；根据图像可知电阻： B正确；电源的效率： ；C错误；两图线的交点表示该电源直接与电阻R相连组成闭合电路时工作状态，由图读出电压U=2V，电流I=2A，则电源的输出功率为：P出=UI=4W；D正确。
课堂练习
闭合电路的动态变化
闭合电路中只要电路的某一部分发生变化，就会影响整个电路，使总电路和每一部分的电流、电压都发生变化。其分析的一般思路为：
(1)明确电路结构，即电路各元件的连接方式。
(2)明确局部电阻的变化和外电路总电阻R的变化。
新知探究
闭合电路的动态变化
(3)运用 判断I的变化。
(4)运用U内＝Ir判断U内的变化。
(5)运用U外＝E－U内判断U外的变化。
(6)运用电学公式定性分析各支路相关量变化。
新知探究
新知探究
闭合电路的动态变化
串反并同：
当外电路任一电阻发生变化时，与该电阻有串联关系的用电器电流、电压、功率的变化与变化电阻的阻值变化相反；与变化电阻有并联关系的用电器电流、电压、功率的变化与变化电阻的阻值变化相同。
闭合电路的动态变化
新知探究
串反并同：
适用条件：电源内阻r≠0。
电路中某一电阻由断路（此时阻值可看成∞大）到通路状态，阻值减小；由通路到断路状态，阻值增大。
电源与路端任一电阻均为串联。
闭合电路的动态变化
新知探究
4．（动态电路分析）如图，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S0、S为开关，V与A分别为电压表与电流表．初始时S0与S均闭合，现将S断开，则（ ）
A．V的读数变大，A的读数变小
B．V的读数变大，A的读数变大
C．V的读数变小，A的读数变小
D．V的读数变小，A的读数变大
B
课堂练习
【答案】B
【详解】S断开，相当于电阻变大，根据串反并同，电压表与R2并联，读数变大，电流变与R2并联，读数变大。故B正确。
课堂练习
电路故障的特点：
断路的特点：电路中发生断路，表现为电源电压不为零而电流强度为零，若外电路中任意两点之间的电压不为零，则这两点间有断点，而这两点与电源联结部分无断点。
短路的特点∶电路中发生短路，表现为有电流通过电路而电压为零。
新知探究
电路故障分析
电路故障分析
分析方法：
1、仪器检测法
（1）断路故障的判断∶用电压表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点
（2）短路故障的判断∶用伏特表与电源并联，若有电压时，再逐段与电路并联；若伏特表示数为零时，该电路被短路；当伏特表示数不为零，则该电路不被短路或不完全被短路。
新知探究
电路故障分析
2、假设法∶已知电路发生某种故障，寻求故障发生在何处时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用电流定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障不是发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止。
新知探究
5．（故障电路分析）用电压表检查如图电路中的故障，测得Uad＝5.0 V，Ucd＝0 V，Ubc＝0 V，Uab＝5.0 V，则此故障可能是( )
A．L断路 B．R断路
C．R′断路 D．S断路
B
课堂练习
【答案】B
【详解】由Ucd＝0 V，Ubc＝0 V可知电路为断路故障(电路中无电流)，由测得Uad＝5.0 V和Uab＝5.0 V可知，b、d两点等电势，电键S、灯泡L、电阻R′均为通路，所以故障可能是R断路，故B正确ACD错误。
课堂练习
课堂小结