12.2 闭合电路的欧姆定律 课件（31张PPT）

(共31张PPT)
第十二章 电能 能量守恒定律
第2节 闭合电路的欧姆定律
思考并回答问题。
思考1：.电源电动势跟内外电路电势降落有怎样的关系？
[答案] 电源电动势等于内外电路电势降落之和。
思考2：.能否根据欧姆定律公式“ ”得出闭合电路的“路端电压 随负载电阻的增大而增大”的结论？为什么？
[答案] 不能根据公式“ ”得出闭合电路的“路端电压随负载电阻 的增大而增大”的结论。因为在闭合电路中电流 不是一个独立变量,它会随着负载电阻 的增大而减小,一般难以简单确定乘积 的大小,因此应该根据其等价关系式“ ”进行推导：式中 、 均为定值,由电流 随着负载电阻 的增大而减小,可以得出“路端电压 随负载电阻 的增大而增大”的结论。
正确的打“√”，错误的打“×”。
（1） 电源的电动势越大,闭合电路的电流一定越大。( )。
×
（2） 在电源内部,电荷移动过程中,非静电力做正功,电荷电势能减小。( )。
×
（3） 在闭合电路中,外电路电阻越大,路端电压越大。( )。
√
（4） 欧姆表短接时,欧姆表的内阻就是电源的内阻。( )。
×
（5） 外电路断路时,电源两端的电压就是电源的电动势。( )。
×
第1课时 电动势与闭合电路欧姆定律
任务1 电动势的定义
情境引入
如图1所示，水位不同的两水池 、 ，若在 、 底部用一细管连起来，水在重力的作用下将发生定向运动，从水池 流向到水池 ，当两水池液面相平时，不再有水定向运动；若要使水池 中的水流向水池 ，用抽水机抽水，也可形成水流，当水池 中的水抽干后，也不再有水流了。若要源源不断地产生水流，抽水机和细管必须同时工作。
同样道理，要使闭合电路产生持续的电流，那就要有相当于“水”的自由电荷、相当于“抽水机”的电源了，如图2所示。
问题引领
1.请完成抽水机模型与电源模型（以正电荷为例）的比较。
过程 现象 做功 能量转化
抽水机抽水 抽水机外 水从高处流向低处 水的重力做正功 重力势能转化为其他形式的能
抽水机作用下 水从低处被运向高处 抽水机对水做正功 其他形式的能转化为重力势能
电源供电 电源外部正极→负极 正电荷由①_____电势向②_____电势运动 ③_________做正功 ④_________转化为其他形式的能
电源内部负极→正极 正电荷由⑤_____电势向⑥_____电势运动 ⑦___________对电荷做正功 其他形式的能转化为⑧_________
高
低
电场力
电势能
低
高
非静电力
电势能
2.能用非静电力做功的多少来反映电源内非静电力做功的本领吗？为什么？什么是电源电动势？电动势反映了什么？
[答案] 不能用非静电力做功的多少来反映电源内非静电力做功的本领，因为做功的多少还跟移动电荷的多少有关系，我们把非静电力做功的多少与其所移动电荷的多少的比值叫作电源的电动势，电动势跟非静电力的类型有关，反映了不同非静电力做功的本领。
知识生成
1.非静电力
（1） 定义：在电源内部存在的一种使正电荷从①_________的位置流向②_________的位置的力。
低电势
高电势
（2） 作用：在电源内部，非静电力把正电荷从负极“搬运”到正极，克服③_________做功，增加电荷的电势能。
静电力
2.电源
通过非静电力做功把其他形式的能转化为④_________的装置。
电势能
3.电动势
（1） 物理意义：反映电源非静电力⑤_______本领大小的物理量。
做功
（2） 定义：电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由负极移送到正极，非静电力所做的功 与⑥___________的比值。
电荷量
（3）公式： 。
（4）单位：伏特 。
（5） 大小的决定因素：由电源中⑦___________特性决定，跟电源的体积⑧_______，跟内外电路⑨_______。
非静电力
无关
无关
应用探究
[活动1]电动势与电压的区别与联系
例1 （多选）关于电源的电动势，下列说法正确的是( @26@ )。
A.电源的电动势实质上就是电源两极间电压 B.电动势与电压的定义式相同
C.电动势与电压单位相同 D.电动势与电压有本质的区别
CD
[解析] 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，与电压有本质的区别，A项错误，D项正确；电动势与电压定义式虽然形式相同，都是 ，但 的意义不同，一个表示非静电力做功，一个表示静电力做功，B项错误；电动势与电压单位相同，都是伏特，C项正确。
分析问题.如何理解公式 与 ？
【提示】公式 是电动势的定义式, 是指非静电力做功的多少；公式 是电势差（电路中为电压）的定义式, 是指电场力做功的多少。
电动势和电压的区别与联系
电动势 电压（电势差）
描述的对象 电动势是对电源而言的，它描述移送单位电荷量时非静电力做功的多少 电压是对某一段电路而言的，它描述的是在这段电路中移送单位电荷量时静电力做功的多少
能量转化 电动势是指非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领 电势差、电压、电压降、电压损失等都表示静电力移送 电荷量时电势能转化为其他形式能的多少，只不过是几种不同形式的说法而已
电动势 电压（电势差）
决定因素 由电源本身决定，与其他因素无关 由电源及导体电阻、导体连接方法决定
测量方法 ①将内阻很大的电压表并联在电源两端，且外电路断开 ②用伏安法 将电压表并联在被测电路两端
单位 伏特 伏特
联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差
续表
[活动2]从能量方面理解电动势
例2 （多选）铅蓄电池的电动势为 ,下列说法正确的是( @29@ )。
A.电路通过 电荷量,电源把 的化学能转变为电能
B.铅蓄电池的电动势为 就是铅蓄电池两极间的电压为
C.蓄电池能在 内能将 化学能转化为电能
D.蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节干电池（电动势为 ）的大
AD
[解析] 根据 得, ,即通过 电荷量,有 的化学能转变为电能,故A项正确，C项错误；电动势不一定是电源两极间的电压,故B项错误；蓄电池的电动势为 ,而干电池的电动势为 ,D项正确。
分析问题.（1）电动势的物理意义是什么？
（2）电动势为 ,表明了什么？
[答案] （1） 【提示】把其他形式的能转化为电能的本领。（2） 表明在电池内移送 的电荷时,可以将 的其他形式的能转化为电能。
任务2 闭合电路欧姆定律及其能量分析
情境引入
我们知道电源是通过非静电力做功把其他形式能转化为电能的装置。在电源内部,非静电力对自由电荷做功,把其他形式的能量转化为电能,而自由电荷在内、外电路移动过程中,不断克服阻力做功,又把电能转化为热量。当用导线将电源、用电器连成闭合电路,电路中就会产生电流。如果用电动势不同的电源向同一灯泡供电,灯泡的亮度不同,想知道其中的奥秘吗？
问题引领
1.闭合电路由内、外电路组成,内、外电路电势沿电流方向如何变化？
[答案] 内电路中,沿电流方向电势升高；外电路中,沿电流方向电势降低。
2.在电动势为 的电源内部，移动电荷 ，非静电力做了多少功？
[答案] 根据电动势的概念可知非静电力做功 。
3.在内阻为 的电源内部和在外电阻为 的外电路，时间 内产生的热量各是多少？
[答案] 根据焦耳定律，内电路产生的热量 。外电路产生的热量 。
4.以上能量间有何关系？
[答案] 由能量守恒定律可知 ，即 ，又有 ，可得 。
知识生成
1.描述闭合电路的几个基本物理量用导线把电源、用电器连接起来就构成了闭合电路，如图所示。
（1） 内电路:电源内部的电路叫作⑩_________，其电阻叫作 _______，通常用 表示；闭合电路中，通常用 表示 ，它是内电路的电势降落，即内电路两端的电压，称为 _________。
内电路
内阻
内电压
（2） 外电路:电源两极之间的外部电路叫作 _________，其电阻叫作 _________；闭合电路中，通常用 表示 ，它是外电路的电势降落，即外电路两端的电压，称为 _________，也常称为路端电压，简单地记为 。
外电路
外电阻
外电压
2.闭合电路的欧姆定律
（1） 内容:闭合电路的电流跟电源的电动势成 _______，跟内、外电路的电阻之和成 _______。
正比
反比
（2） 公式: _ _____，适用 _________电路。

纯电阻
（3） 常用的变形公式及适用范围: ___________或 _________，适用任何闭合电路。


应用探究
[活动1]演示实验探究
用两节干电池与若干小灯泡组成如图所示的电路，当逐一闭合开关，接入灯泡增多时，你能看到什么现象？这时候内电压是降低还是升高？外电压是降低还是升高？
[答案] 随着灯泡增多，每个灯泡的亮度降低。逐一闭合开关，由于电灯并联在电路中，所以接入电路的电灯越多，总电阻 越小，电路的总电流 越大，电源的内电压 越大，外电压 越低，各灯两端的电压较低，灯泡亮度变暗。
[活动2]闭合电路欧姆定律的几种表达形式
例3 图为汽车蓄电池与车灯（电阻不变）、电动机组成的电路，蓄电池内阻为 ，电流表和电压表均为理想电表。只接通 时，电流表示数为 ，电压表示数为 ，再接通 ，电动机工作时，电流表示数变为 ，则此时通过电动机的电流是( @49@ )。
A. B. C. D.
C
[解析] 根据闭合电路欧姆定律 ，只接通 时，电流表示数为 ，电压表示数为 ，得 ，车灯电阻 ；接通 ，电动机工作时，电流表示数变为 ，电压表示数 ，电源内电压 ，通过电源的电流 ，通过电动机的电流 ，C项正确。
分析问题.（1）电压表测量的是什么电压？
（2）闭合 ,电压表的示数是否变化？
[答案] （1）路端电压。（2）变化。
（1）电流形式： ，说明电流与电源电动势成正比，与电路的总电阻成反比。
（2）电压形式： 或 ，表明电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和。
（3）能量形式： ，是能量转化本质的显现。
（4）功率形式： 和 。
说明： 和 只适用于外电路是纯电阻的闭合电路； 和 ，既适用于外电路为纯电阻的电路，也适用于非纯电阻电路。
1.（任务1）关于电动势和电压,下列说法正确的是( @52@ )。
A.电源与外电路断开时,电动势 为零
B.电动势 的单位与电势、电势差的单位都是伏特,故三者本质上一样
C.电动势不是电压,但它在数值上等于将 正电荷在电源内从负极运送到正极电场力做功的大小
D.电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量
D
[解析] 电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量,电动势 由电源本身决定,跟外电路无关,A项错误，D项正确。电动势不是电压,电动势对应非静电力做功而不是电场力做功, 、 两项错误。
2.（任务1）随着社会的发展，手机逐渐成为人们生活中必不可少的一部分，为了使手机的待机时间更长，某厂家用如图所示标准的电池。由铭牌上的数据可知( @54@ )。
品牌
标准 锂离子电池
充电 限制电压
待机时间:48小时
警告:切勿投入火中
只能使用指定充电器
序号:
制造厂商:中国 公司
地址: 省 市
C
A.该电池的电动势为 ，待机时的平均电流为
B.该电池的电动势为 ，待机时的平均电流为
C.该电池的电动势为 ，待机时的平均电流为
D.该电池的电动势为 ，待机时的平均电流为
[解析] 由题图知电池电动势为 ， 、 两项错误；又因为电池的容量为 ，待机时间为48小时，故待机时平均电流为 ，C项正确，D项错误。
3.（任务2）关于闭合电路，下列说法正确的是( @56@ )。
A.闭合电路中的电流跟外电路的电阻成反比
B.闭合电路的内电压跟外电压成反比
C.闭合电路中的电流越大，外电路消耗的功率越大
D.闭合电路中的电流越大，内电路消耗的功率越大
D
[解析] 电源的电动势和内阻是定值，根据闭合电路的欧姆定律 可知，电流 随着外电阻 的增大而减小，但并非成反比的关系，A项错误；根据 可知内电压随着外电压的增加而减小，但跟外电压不成反比关系，B项错误；电路中的电流越大，则说明外电阻越小，此时外电压也越小，因为 ，不能确定外电路消耗的功率的大小变化，C项错误；闭合电路中的电流越大，内电压也越大，由 可知内电路消耗的功率越大，D项正确。
4.（任务2）在如图所示的电路中,当 闭合时,电压表和电流表（均为理想电表）的示数分别为 和 ；当 断开时,它们的示数分别改变 和 ,求电源的电动势。
[答案]
[解析] 当 闭合时, 、 并联接入电路,根据闭合电路欧姆定律有
,即
当 断开时,只有 接入电路,电压表示数增大,电流表示数减小,根据闭合电路欧姆定律有
,即
联立解得 , 。