12.2 闭合电路的欧姆定律 课件 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(共33张PPT)

(共33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
问题引入：
图中小灯泡的规格都相同，两个电路中的电池也相同。多个并联的小灯泡的亮度明显比单独一个小灯泡暗。如何解释这一现象呢？
甲
乙
外电路:用电器和导线构成的电路.
内电路:电源内部是内电路.
1、用导线把电源、用电器连成的电路
闭合电路的构成
外电路
内电路:电源自身有内阻，用r表示
2、电动势
(1)定义：非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极 所做的功与被移送的电荷量的比值叫做电源的电动势．
（2）电动势的表达式：
(3)电动势的物理意义:表征电源将其他形式的能转化为电势能的本领。
单位：伏特(V)
2、电动势
结论：外电路，沿电流方向电势逐渐降低。
(5)电动势由电源本身属性决定，一般来说可认为固定不变。内阻与电源的使用情况有关。
二、电路电势分析：
+
++
+
+
正极
负极
+
+
+
+
+
+
+
+
+
- - -
1.以下有关电动势的说法正确的是(　　)A．电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B．电动势为2 V，其表示电路中每通过1 C电荷量，电源把2 J的其他能量转变为电能C．非静电力做的功越多，电动势就越大D．电动势就是电势差，也叫电压，单位是V
课堂练习
B
其它形式能
电能
非静电力做功
电流做功
其它形式能
根据能量守恒定律,有
导学二理论探究：如图，设电源电动势为E,内阻为r,与一个负载接成闭合电路，设负载两端电压为U外 ,内电路中电压为U内 ,移送的电荷为q，试推导内外电压与电动势的关系。
三、闭合电路的能量分析
内容：闭合电路中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。
∴
电源电动势等于内外电路电势降落之和
=
U外+U内
E
E＝ＩＲ＋Ｉr
外电路是纯电阻
四、闭合电路欧姆定律
如果外电路是纯电阻，
演示
2.在如图所示的电路中，电源的内阻r=1.0Ω，电阻R=9.0Ω，不计电流表的内阻。闭合开关S后，电流表的示数I=0.20A．电源的电动势E为（　）
A．2.0V B．3.0V C．4.0V D．5.0V
课堂练习
A
E r
S
R
A
探究、路端电压与负载的关系：
甲
乙
导学三：如何理解导学探究一中关于小灯泡亮暗的问题？
Ｒ并↓
Ｒ总↓
Ｉ↑
Ｕ外↓
方法一：
方法二：
电路的二种特殊情况
1）外电路断开时： I=0， U外=Ｅ
2）电源两端短路时：U外=0 ，I=Ｅ/r　
即断路时，路端电压等于电源电动势
短路电流很大，不允许将电源两端用导线直接连接在一起
探究结论1：
由：U外= —rI+E 知，U外是I 的一次函数。
②在横轴上的截距表示电源的短路电流
③图象斜率的绝对值表示电源的内阻．
①在纵轴上的截距表示电源的电动势E．
图象的物理意义
U外
I
O
E
I短
θ
探究结论2：
由：U外= —rI+E 知，U外是I 的一次函数。
3.如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图象，下列结论不正确的是（　　）
A．电源的电动势为6.0 V
B．电源的内阻为2Ω
C．电源的短路电流为0.5 A
D．电源的短路电流为3A
C
U/V
I/A
0
5.0
5.4
5.8
6.0
5.6
5.2
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
课堂练习
由
得
1．电源提供的功率（电源功率）：
2．电源的输出功率（外电路得到的功率）：
3．电源内阻上的热功率：
五.闭合电路中的功率关系
由于闭合电路中内、外电路的电流相等
4. 供电效率:
对纯电阻电路,电源的效率为:
4. 如图所示，直线a为某电源的路端电压随干路电流的变化图线，直线b为某一电阻R两端的电压随电流的变化图线，把该电源和该电阻组成闭合电路，则电源的内功率和路端电压分别为（　　）
A．4W，2V
B．2W，1V
C．2W，2V
D．4W，3V
C
0 2 4 6
2
3
1
U/V
I/A
b
a
课堂练习
O
R
P
r
Pm
5.电源最大输出功率
5.已知如图，E =8V，r =2Ω ，R的变化范围是0－10Ω。求：
①电源的最大输出功率；
②R上消耗的最大功率和此时的电源效率；
E r
R
答案：① 8W；② 8W、 50%。
课堂练习
解：①电源的输出功率
即当R=r时，电源的最大输出功率Pm=8W
②R上消耗的最大功率,就是电源的最大输出功率，即PR=Pm=8W
6.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
六、动态电路分析
D
7.如图所示的电路中，电源内阻不可忽略。开关S闭合后，在变阻器R0的滑动端向下滑动的过程中(　　)
A．电压表与电流表的示数都减小 B．电压表与电流表的示数都增大 C．电压表的示数增大，电流表的示数减小 D．电压表的示数减小，电流表的示数增大
A
六、动态电路分析
8.(多选)在如图所示的电路中，电源的内阻为r，现闭合开关S，将滑动变阻器的滑片P向左移动一段距离后，下列结论正确的是( 　　)A．灯泡L变亮
B．电压表读数变小C．电流表读数变小
D．电容器C上的电荷量增加
六、动态电路分析（含电容电路）
CD
9.如图所示，R1＝R2＝R3＝R4＝R，开关S闭合时，间距为d的平行板电容器C的正中间有一质量为m、电荷量为q的小球恰好处于静止状态；则开关S断开时，小球的运动情况为( 　　)
A．不动 B．向上运动
C．向下运动 D．不能确定
B
六、动态电路分析（含电容电路）
能否把电流表改装成直接测量电阻的欧姆表
思考：多用电表原理
课题引入
七多用电表原理
r
A
B
E
R
(1)在A、B间接一个150Ω的电阻R0，电流表指针指着多少刻度的位置
R0
中值电阻
如图电源的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω,电流表满偏电流Ig=10 mA,电流表电阻Rg=7.5Ω,滑动变阻器R=142 Ω，A、B为接线柱。
R
r
Rg
E
I0
+
+
=
R0
+
=5mA
利用闭合电路欧姆定律计算电路中的电流
问题探究：如何把电流表改装成欧姆表
r
A
B
E
R
Rx
(2)如果把任意电阻Rx接在A、B间,电流表读数I与Rx的值有什么关系
如图电源的电动势E,内阻r,电流表满偏电流Ig,电流表电阻Rg,滑动变阻器R,A、B为接线柱。
利用闭合电路欧姆定律计算电路中的电流
思考与讨论：通过以上计算有何启发？能否将电流表转换成直接测量电阻的仪表
问题探究：如何把电流表改装成欧姆表
一.欧姆表
1.欧姆表的内部电路：
I
I
2.欧姆表的工作原理：
闭合电路欧姆定律的应用
红表笔插入“+”插孔，但与内部电源的负极相连。
E
R0 + rg + r + Rx
I =
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。
Ix =
E
Rg+r+R+Rx
E
=
R内+Rx
Rx= -R内
E
Ix
0
5
10
15
Ω
Ω
20
30
40
50
100
200
500
∞
1K
(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:


(3) 刻度顺序与电流表、电压表的刻度顺序相反.
Rx
①电阻零刻线：
将红、黑表笔短接，此时待测电阻Rx的值为0，调节欧姆调零旋钮，使电流表满偏，指针指右端电阻零刻线处。注意此时电流最大为Ig。此过程叫欧姆调零
电阻为0
电流最大
红、黑表笔不接触时，此时待测电阻Rx为无穷大，电流表不偏，指针指左端电阻∞刻线处。注意电流最大，Rx为0。所以表盘电阻刻度由0—∞，不均匀。
②电阻刻度是不均匀的
电阻为∞电流为0
③中值电阻
红、黑表笔之间接待测电阻R中，若电流表指针恰好指刻度正中央。则此时电流为Ig / 2。则有：
待测电阻Rx的值为0时，电流表满偏，此时电流最大为Ig。则有：
即：中值电阻等于多用表的总内电阻。
联立两式解得：
例 1 .把量程为3mA的电流表改装成欧姆表的结构示意图如下,其中电池电动势E=1.5V.经改装后,若将原电流表3mA刻度处的刻度值定为零位置, 将 0mA刻度处的刻度值定为”∞”位置,则2mA刻度处应标_______欧,1mA刻度处应标_____欧.
250
1000



例2.如图所示，是一个量程为5mA的电流表改装成的欧姆表，电池电势E＝1.5V。改装后，将原电流表5mA刻度处的刻度确定为0位置。在图中括号内标出欧姆表的＋、－插孔。若在两表笔之间接入一未知电阻Rx时，表针恰好指在刻度盘正中位置，则Rx=________。
300 Ω
吉林省乾安县第四中学：金迎时绘制
不均匀刻度
不均匀刻度
电流电压共用
选择开关处于电流电压挡，选定的是量程
阻值=读数×倍率
选择开关处于欧姆挡，选定的是倍率
作业布置
同步练习